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随着合金价格的提高,生产成本不断增加。为降低生产成本,本课题在HT250材质的基础上,采用氮、钛、铌对铁液进行合金化,通过金相组织观察、SEM分析、EDS分析、拉伸试验和硬度试验,研究了氮、钛、铌对灰铸铁组织及性能的影响规律。 试验结果表明,含氮量为0.0055%～0.013%、含锰量为1.0%-1.36%时,试样的金相组织为A型石墨+细片状珠光体+少量铁素体。在铸铁中，碳能以化合态的渗碳体和游离状态的石墨两种形式存在，游离状态的石墨容易形成片状结构。这是由于石墨的晶格为简单六方晶格，基面中的原子间距142nm，原子间结合力较强；而两基面间的面间距340nm，因基面间距较大，原子间结合力较弱，故结晶时易形成片状结构，且强度、塑性和韧性极低，接近于零，硬度仅为3HBS。另外，在碳原子的四个价电子中，只有一个价电子参加到电子气中去，这便是石墨具有某些不太明显的金属性能(如导电性)的原因。 铸铁型材具有组织均匀致密；耐压气密性好；减磨性能强；表面质量光洁；尺寸精度高：加工余量小；硬度分布均匀；抗拉伸强度高,无缩松,气孔,夹渣,砂眼等缺陷,机械性能优越,其中为显著的特点是具有度和高韧性相结合以及优良的抗疲劳性能。 空心铸铁型材及水平连铸装置，在相应领域内替代砂型铸件，这种空心铸铁型材的截面中部有通孔，截面轮廓形状为圆形、矩形、多边形。上述空心铸铁型材的水平连铸装置，其基本结构包括保温炉、设置于炉口处的外结晶器、牵引设备组成，其特征在于在保温炉内与外结晶器对应位置设置内结晶器。所述的内结晶器固定保温炉下部的外壁上。本实用新型采用的技术方案，与砂型铸造相比，表现在机械性能提高，切削性能提高，表面光洁，加工余量小，可直接加工成阀体、齿轮泵外壳，液压导向套等，比实心型材的再加工提高了工效。空心铸铁型材生产，基本有三种方式，种采用垂直下拉的间歇式连铸铁管生产装置，该装置因生产的型材致密性差已被淘汰；第二种采用水平连铸加内结晶器的生产装置生产空心铸铁型材， 前面我们已讨论过化合态的渗碳体，它若加热到高温，便会分解为铁和碳(Fe2C→3Fe。所以化合态的渗碳体只是一种亚稳定相，而游离态的石墨则是一种稳定相。随着含氮、锰量的增加：片状石墨长度变短、宽度稍有增加,弯曲程度加大,石墨端部钝化,对基体的割裂作用减弱；细片状珠光体含量略有增加,珠光体层片间距减小；试样的抗拉强度和硬度逐渐增大,当含氮量为0.012%、含锰量为1.24%时,试样的抗拉强度和硬度达到大值,分别为395MPa和260HBW。当铁液中含氮量≥0.011%时,铸件表面下开始出现气孔缺陷。 在适当含氮量(0.0080%左右)基础上,含钛量在0.055%-0.149%范围内时,试样的金相组织为A型和D型石墨+珠光体+少量铁素体。随着含钛量的增加：A型石墨减少,D型石墨增多；铁素体的含量增多,珠光体的含量减少。 试样的抗拉强度呈现降低的趋势,当含钛量为0.149%时,试样的抗拉强度小,为230MPa；而试样的布氏硬度略有增加,当含钛量为0.149%时,试样的布氏硬度大,为219HBW。钛在含氮灰铸铁中的存在形式有以下两种：少部分固溶于基体中,呈均匀分布；大部分与铁液中的碳、氮形成钛的碳氮化物,并多以三角形、四边形及带棱角的不规则块状镶嵌于基体之中,呈弥散分布。
通过改变负压度，模型密度，浇注温度，金属液静压头，涂料透气性，浇注方案，模型几何形状等参数，研究了各工艺因素对充型过程的影响，获得了在各种条件下金属液充型的等时曲线图，通过对其进行分析，找出了金属液充型形态的规律，定量地确立了主要工艺因素对充型速度影响的规律。 在铸铁中，碳能以化合态的渗碳体和游离状态的石墨两种形式存在，游离状态的石墨容易形成片状结构。这是由于石墨的晶格为简单六方晶格，基面中的原子间距142nm，原子间结合力较强；而两基面间的面间距340nm，因基面间距较大，原子间结合力较弱，故结晶时易形成片状结构，且强度、塑性和韧性极低，接近于零，硬度仅为3HBS。另外，在碳原子的四个价电子中，只有一个价电子参加到电子气中去，这便是石墨具有某些不太明显的金属性能(如导电性)的原因。铸铁型材具有组织均匀致密；耐压气密性好；减磨性能强；表面质量光洁；尺寸精度高：加工余量小；硬度分布均匀；抗拉伸强度高,无缩松,气孔,夹渣,砂眼等缺陷,机械性能优越,其中为显著的特点是具有度和高韧性相结合以及优良的抗疲劳性能。空心铸铁型材及水平连铸装置，在相应领域内替代砂型铸件，这种空心铸铁型材的截面中部有通孔，截面轮廓形状为圆形、矩形、多边形。上述空心铸铁型材的水平连铸装置，其基本结构包括保温炉、设置于炉口处的外结晶器、牵引设备组成，其特征在于在保温炉内与外结晶器对应位置设置内结晶器。所述的内结晶器固定保温炉下部的外壁上。本实用新型采用的技术方案，与砂型铸造相比，表现在机械性能提高，切削性能提高，表面光洁，加工余量小，可直接加工成阀体、齿轮泵外壳，液压导向套等，比实心型材的再加工提高了工效。空心铸铁型材生产，基本有三种方式，种采用垂直下拉的间歇式连铸铁管生产装置，该装置因生产的型材致密性差已被淘汰；第二种采用水平连铸加内结晶器的生产装置生产空心铸铁型材， 前面我们已讨论过化合态的渗碳体，它若加热到高温，便会分解为铁和碳(Fe2C→3Fe。所以化合态的渗碳体只是一种亚稳定相，而游离态的石墨则是一种稳定相。一般，在铁碳合金的结晶过程中，因为渗碳体的含碳量69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量5％o％)，析出渗碳体时所需的原子扩散量较小，渗碳体的晶核易形成，所以自合金液体或奥氏体中析出的是渗碳体而不是石墨。 对于消失模铸造工艺设计，铸件质量控制及流场和温度场的数值模拟具有重要意义。 本文利用自行研制的32通道开关量／32通道温度模拟量计算机数据采集系统，用正交试验设计方法研究了工艺参数对灰铸铁消失模铸造充型速度的影响。通过线性回归，建立了线性回归方程，对影响充型速度的诸多因素——负压度，模样密度，涂料透气性，浇注温度，金属液静压头，内浇道尺寸，模样厚度进行了筛选。在正交试验的基础上。研究灰铸铁消失模铸造法金属液充型过程的规律对所确定的主要工艺因素对于充型速度的影响进行了系统的测试。 研究了消失模铸造法铸型表面硬度，界面换热系数的变化规律。后，对比分析了开关量采集到的流场数据与热电偶测温技术所获得的流场数据。结果表明： 1灰铸铁消失模铸造充型过程中流动金属前沿呈放射弧线状向前充填。 2试验条件下，工艺因素对充型速度影响作用由大到小的顺序为：负压度，模样 西安理工大学硕士学位论文 密度，浇注温度，金属液静压头，模样厚度，涂层透气性，内浇道面积。另外 3 负压度是影响充型形态和充型速度的关键因素。
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