耐磨鋼板強(qiáng)韌化理論研究報告

如何保持耐磨鋼板優(yōu)良鑄造性能的同時,不斷提高其綜合力學(xué)性能,擴(kuò)大其使用范圍,始終是材料工作者面臨的課題。 本課題從耐磨鋼板強(qiáng)韌化理論出發(fā),通過添加耐磨鋼板合金元素進(jìn)行成分優(yōu)化設(shè)計,采用正交試驗法對耐磨鋼板中Ti、Cd、Zn含量及Sb變質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化實驗研究。

所以在不影響耐磨鋼板強(qiáng)韌化的同時,研究如何提高其在高溫下長期服役的尺寸穩(wěn)定性,建立材料性能數(shù)據(jù)庫具有理論意義和實用價值。本文以ZL107為研究對象。首先,向其加入不同含量的耐磨鋼板。研究不同稀土含量對合金組織和性能的影響,然后,對變質(zhì)后的耐磨鋼板以及未變質(zhì)的耐磨鋼板進(jìn)行不同的熱處理,研究不同熱處理對合金組織和性能的影響。

對鑄態(tài)和經(jīng)過不同熱處理的不同Y含量的耐磨鋼板進(jìn)行尺寸穩(wěn)定性實驗,觀察耐磨鋼板在不同的熱暴露溫度下不同時間時的熱增長,探討稀土Y和熱處理對耐磨鋼板尺寸穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明,稀土含量為0.1%時,通過T6熱處理(495℃×8小時+190℃×5小時)的合金可以得到最為理想的力學(xué)性能。通過T7熱處理(495℃×8小時+260℃×4小時)的合金可以得到最為理想的尺寸穩(wěn)定性,但力學(xué)性能不佳。

耐磨鋼板由于其良好的鑄造性能成為鋁合金中使用較多、應(yīng)用范圍較廣的一種合金系,其中耐磨鋼板除了具有良好的鑄造性能之外,還具有較好的氣密性等綜合性能,因而成為工業(yè)應(yīng)用較廣的合金之一。由于普通耐磨鋼板的力學(xué)性能較差,尤其是韌性較差,無法滿足某些性能要求較高的零部件的需求,因而限制了該耐磨鋼板在鑄件上的應(yīng)用范圍。

耐磨鋼板試驗中采取不同的熱處理工藝,并根據(jù)力學(xué)性能測試和正交試驗結(jié)果,考察合金元素加入量、變質(zhì)劑加入量和熱處理工藝對耐磨鋼板性能的影響并得出最優(yōu)化的實驗結(jié)果。同時,本文還考察了Na變質(zhì)與Sb變質(zhì)的區(qū)別及合金元素Ag的加入對耐磨鋼板性能的影響。 實驗結(jié)果表明,經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后的合金成分(wt%)為:在ZL107的基礎(chǔ)上添加0.116%Ti,0.116%Cd,0.043%Mg,0.916%Zn;優(yōu)化變質(zhì)劑為:采用占爐料質(zhì)量2.5%的三元Na鹽(25%NaF+62%NaCl+13%KCl)變質(zhì)劑。

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