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    對低鉻白口鑄鐵的腐蝕磨損性能進行研究


    中低鉻白口鑄鐵由于合金含量低,可在沖天爐中熔煉,制造成本低,生產工藝簡單,適合一般鑄造車間生產。長期的試驗研究及工業生產考驗表明,中低鉻白口抗磨鑄鐵是適合我國國內資源情況的一種有發展前途的抗磨材質。磷酸鹽石墨鑄型有很強的激冷能力,它能促使鑄鐵按白口的方式生長,適合于澆注白口鑄鐵。研究者們認為中低鉻白口鑄鐵鑄態下的硬度和沖擊韌性較低,從而影響其腐蝕耐磨性能,但是可以通過微量合金化、變質處理和熱處理等方法使其性能得到改善。目前,只有少量使用濕砂鑄型對低鉻白口鑄鐵的腐蝕磨損性能進行研究的報道,對各種常規元素在中低鉻白口鑄鐵中的影響行為還沒有報道過。本人認為,如果用激冷能力好的石墨鑄型弄清各種常用廉價合金元素在中低鉻白口鑄鐵中的影響行為,對開發新一代在鑄態下具有良好性能的廉價中低鉻白口鑄鐵具有深遠的理論和現實意義。

      在此采用磷酸鹽石墨鑄型澆注試樣,對Cr、Si、Mn、Cu等元素對中低鉻白口鑄鐵抗腐蝕磨損性能的影響進行了研究。試圖找到這幾種元素對鑄態中低鉻白口鑄鐵的抗腐蝕磨損性能的影響規律,為開發出在鑄態下具有良好抗磨蝕性能的中低鉻白口鑄鐵提供依據。試樣制備在12kg中頻感應爐中將爐料熔化,鐵液達到稀土硅加入爐中變質,然后在1350~1400℃澆注到磷酸鹽石墨鑄型中,澆注成13mm磨損樣坯。用IS3SL-300砂輪機把樣坯打磨干凈,用車床加工成10mm×110mm的磨損試樣。

      試驗方法把試樣放在自制的三體磨損試驗機上進行磨損試驗,磨料為40~70目石英砂,液固比為25,砂漿略呈酸性。在試驗機上同時裝上標樣(正火態的20鋼),試樣的線速度為4.6ms.經過3h的跑合后,分別求出試樣和標樣的質量損失,并以標樣質量損失除以試樣質量損失的商值來表示材料的腐蝕磨損耐磨性β(質量的測定在分度值為10mg的天平上進行),把沖擊試樣作成顯微試樣,用4%硝酸酒精溶液作為浸蝕劑,對試樣作金相觀察。

      優化影響因素的正交試驗及結果.因素及水平確定的影響因素及水平.正交試驗成分設計及測量的結果正交試驗中,每組試驗號各制備2個試樣,測得的耐磨性指標β的結果及各個組的成分。

      離差自由度均方離差貢獻率%F值各種元素對鑄鐵相對耐磨性的影響。影響耐磨性β的因素由主到次依次為Mn、Si、Cu、Cr,理論most優組合水平為Mn(5.5%)。理論most優水平與實際most優水平兩者符合得比較好。從提高耐磨性來看,中硅、高錳、高銅、中鉻有利。

      隨著鉻含量的增加,試樣的相對腐蝕耐磨性增加。因為一方面鉻可細化晶粒,細化碳化物,富集在碳化物中形成復雜的合金碳化物,能提高材質的硬度,改善碳化物的分布及其形態,如圖2中5和9試樣。另一方面,鉻固溶于基體中提高了基體的電極電位,減小了基體與碳化物間的電極電位差,促使陽極鈍化,表面形成氧化保護膜,因而,腐蝕耐磨性升高。

      隨著硅含量的增加,腐蝕耐磨性增加。因為含硅量的增加,碳化物數量增加,同時硅固溶于金屬基體中產生固溶強化,使鑄鐵硬度增加,從而使其耐磨性提高;硅固溶于基體中,提高了基體的電極電位,減小了基體與碳化物間的電極電位差,同時,硅加入還有助于使金屬基體鈍化,由此提高了鑄鐵的腐蝕耐磨性。

      隨著硅含量的增加,腐蝕耐磨性下降。這主要是因為硅含量增加使碳化物數量過度增加,增加了陰極的面積,使微觀腐蝕電池增多,加速了金屬基體的腐蝕,因而使腐蝕耐磨性降低。

      隨著錳含量的增加,腐蝕耐磨性降低。因為錳在鐵素體中的固溶度很少,大部分溶入碳化物中以復合碳化物的形態存在,錳含量的增加,促進了碳化物的形成,甚至形成網狀碳化物,降低了耐磨性,另一方面,碳化物數量增加,增加了陰極的數量,加速了基體的腐蝕速度,因而降低腐蝕耐磨性。

      隨著錳含量的增加,腐蝕耐磨性增加。主要是因為錳含量的進一步增加,促使金屬基體形成奧氏體,如圖2中1試樣,而奧氏體在有沖擊的條件下,有加工硬化的特點,增加了材料的耐磨性,另一方面,錳含量的增加,使碳化物向塊狀、球狀發展,減少了陰極的數量,因而增加了材料的抗腐蝕性,所以增加了鑄鐵的抗腐蝕磨損性能。

      隨著銅含量的增加,腐蝕耐磨性增加。因為銅能使碳化物斷網,增加了耐磨性,并且銅還能使奧氏體含量增加試樣,奧氏體在有沖擊的條件下,有加工硬化特性,因而增加耐磨性,而且銅溶入基體中,提高了基體的電極電位,減少腐蝕速度。金屬表面析出離子銅,促進陽極鈍化,使腐蝕減緩.因此增加銅含量,材料抗腐蝕耐磨性提高。

      在聚合物PTC材料中,要得到良好的功能特性穩定性,必須使導電填料炭黑粒子在基體相基礎樹脂聚合物中形成良好的穩定分散劑體系的引入抑制了聚合物中發生的分子鏈無規斷裂,所以聚合物分子鏈顯得比較長,對炭黑粒子的束縛作用比較大,減緩了炭黑粒子的附聚,抑制了材料電阻的不可回復性上升,提高了穩定性。

      但這畢竟是一種非常被動的方法,對材料穩定性的貢獻是非常有限的,所以材料的穩定性曲線仍然下降很快。

      結論(1)抗氧劑體系的引入可以提高材料的熱氧老化穩定性,進而提高材料的長期通電穩定性和反復通斷電穩定性,并且隨抗氧劑用量增加,其穩定作用相應提高,但同時也在一定程度上損失了部分力學性能。

     。2)由于抗氧劑用量太多時反而可能因自身分解產生的自由基對材料造成破壞,其用量不宜太多。在本文材料體系中抗氧劑總用量以2.0%(w)為宜,其中抗氧劑1010為1.0%,抗氧劑1681黃興。炭黑填充型導電塑料的研究與應用現狀。中國2余鋼,章明秋,曾漢民。碳黑聚烯烴導電復合材料PTC效應的穩定化。高分子材料科學與工程,1998(3):53羅延齡,王庚超,張炳玉,等。新型有機PTC非線性導電材料及其器件的熱電穩定性。高分子材料科學與工4陳貽瑞,王建;A材料與新材料。天津:天津大學出4結論(1)用磷酸鹽石墨鑄型澆注的中低鉻白口鑄鐵有較好的抗腐蝕耐磨性,most佳成分配比澆注出的試樣的抗腐蝕耐磨性為正火態20鋼的3倍。

     。2)隨著鉻含量的增加,中低鉻白口鑄鐵的抗腐蝕耐磨性升高。硅的含量以低于2%為佳,錳含量在2%~3%范圍為佳,銅含量在1%~2%范圍為佳。 


    【上一個】 澆注溫度及粉劑粒度對硬化層質量的影響 【下一個】 通過壓鑄不足量金屬液的方法來觀察型腔的填充方向

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