高铬耐热铸铁轴衬套的组织与特性

高铬耐热铸铁轴衬套的组织与特性 研究开发 文童编号:1007-6034(20o6}o4-oool?03 高铬耐热铸铁轴衬套的组织与特性 张俊新,章正晓 (中国南车集团戚墅堰机车车辆工E研究所,江苏常州213011) 摘要:用金相,X衍射,扫描电子显微镜,热膨胀和高温耐热试验等检测方法 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了 高铬铸铁轴 套样件进行了比较,结果表明,研制的衬套的组织特性,并与德国Mahle提供的轴衬 高铬铸铁材料 完全符合PL33材料标准的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 . 关键词:高铬铸铁;轴衬套;金相;铁素体 中图分类号:TG115文献标识码:A Structureandcharacteristicsoftheshaftsleevemadeof high——Crheatresistantcastiron ZHANGJun—xin,ZHANGZhen—Xiao (QishuyanLocomotive&RollingStockTechnologyResearchInstitute,CSR,Changz hou,213011,P.R.China) Abstract:Thestructureandcharacteristicsoftheshaftsleevemadeofhigh?Crheatresistantca stironarestud— iedwiththehelpofmetallurgicalanalysis,R— raydiffraction,SEM,thermalexpansionandhightemperature testing,andacomparisonisalsomadewiththesampleshaftsleevemadebyMahlecompany,G ermanyThe testingresultsindicatethatthenewlydevelopedhigh— CrcastironfullyconformtotherequirementsofPL33ma?? terialstandards. Keywords:high?Crcastiron;shaftsleeve;microstructure;ferrite 0前言 高铬白口铸铁,按基体显微组织一般可分为以 下3大类:一类是含12%,28%铬的马氏体铸铁;一 类是含30%,35%铬的铁素体铸铁;另一类是含铬 量在l5%,30%范围内的奥氏体铸铁.它们都有 一 个共同的特点,即在高温下能形成一层粘附的,复 杂,致密而富铬的氧化铁薄膜,因而为黑色金属提供 了抗氧化能力.但由于其显微组织的不同,其用途 也各不相同.高铬铁素体白口铸铁由于在高温下长 时间工作时不起皮不生长,在氧化环境下性能良好, 因而作为轴衬套,喷嘴环材料而广泛地得到了应用. 用于汽车增压器轴衬套的材料PL33是德国 Mahle公司的科研成果.目前用该材料生产增压器 收稿日期:2006—05—15 作者简介:张俊新(1964一),男,湖北蒲圻人,高级工程师,1987年毕 业于东北工学院钢铁冶金专业,工学学士,主要从事冶金工程与黑色 金属材料及热处理的研究工作. 轴衬套的公司在全世界仅此一家,具有市场垄断地 位.为了打破这一市场垄断格局,近几年来国内外 一 些知名企业对该材料进行了一系列研究,结果大 多由于金相组织达不到要求而宣告失败.中国南车 集团戚墅堰机车车辆工艺研究所(下简称戚所)于 2003年5月开始对该材料进行调查研究,经过一段 时间试验与分析,掌握了PL33材料的基本特性,并 用该材料试制汽车增压器轴衬套,获得了成功. l高铬铸铁轴衬套材料 PL33材料主要用于生产汽车增压器轴衬套和 喷嘴环.该材料系高铬铸铁,铬含量在30%,35% 的范围以内,由于铬是碳化物形成元素,其产品易形 成组织粗大的柱状晶组织而使零件报废.高铬铸铁 轴衬套在金相上的一个显着的特点是基体组织为富 铬铁素体和离散的点网状分布的碳化物,低倍组织 均呈等轴晶分布.典型的金相组织如图l所示. 研究开发机车车辆工艺第4期2006年8月 图1Mahle公司生产的轴衬套最典型的金相组织 该材料在常温下的抗拉强度不小于600MPa, 硬度HRC28,37,300oC和700oC时的热膨胀系数分 别为10.9×10"K和12.6×10K,. 2试验与分析 根据PL33材料标准要求,采用失蜡铸造工艺浇 注所需的各种样件.样件的熔炼是在戚所50中 频感应炉上进行的.为了了解该材料的组织与特 性,根据碳含量的不同,按上,中,下3种成分浇注了 试验所需的样件.经机械加工成所需要的各种样品 后,与Mahle公司提供的样品一同送戚所检测中心 进行各种相关项目的测试. 2.1金相检查与分析 如前所述,该种材料开发失败的主要原因是金 相组织不符合PL33材料标准要求.因此,将试验的 重点放在研究该材料的金相组织特性上.用 OLYMPUSPME一3金相显微镜对3种成分的样件进 行了金相组织评定,并对中限成分进行了低倍检查, 如图2所示.由图中可以清晰地看出碳化物呈离散 的点网状分布,与图l所示的金相组织的碳化物分 布基本一致,低倍组织显示基体呈等轴晶分布.但 尚不能肯定图中其他部分的组织是否是含铬丰富的 铁素体组织. 2 图23种成分的铸态金相组织 高铬耐热铸铁轴衬套的组织与特性 2.1.1理论分析 众所周知,铬是封闭y相区的合金元素,随着铬 元素含量的增加,A3线升高,A4线下降,奥氏体相 区逐渐缩小.图3所示的为Fe—Cr和Fe—C—Cr 状态图,由图中可以看出,当铬含量超过约20%时 可完全封闭y相区.P3材料中含有1.0%, 2.0%C,30%,35%Cr和其他一些合金元素,因此根 据Fe—Cr和Fe—C—Cr状态图分析,PL33材料在冷 却过程中只能出现碳化物和铁索体组织,不会出现 奥氏体或珠光体等其他组织.因此根据以上分析, 初步判断本材料的基体组织为铁素体和以一定形式 分布的合金碳化物. 的谱线图(图中最下面的谱线)有明显的差别,说明 基体不是奥氏体组织.由此可以得出以下结论:基 体中的不确定部分应为铁素体组织,且与Mahle公 司的样品相一致. 2.1.3电子显微镜扫描分析 在扫描电子显微镜下,将制作的样件用能量为 20ke的高能电子束轰击基体中的铁素体组织,获得 的特征x射线能谱图如图5所示.由图可以看出, 在铁素体中固溶了占总含量约30%的铬而形成了 富铬铁素体. 由以上的理论和试验结果分析可以看出,戚所 研制的高铬铸铁材料的基体组织为富铬铁素体和离 图4几种样件的X衍射谱线叠加图(下转第11页) 3 澳大利亚3TEU集装箱平车中梁制造工艺分析 止焊后产生扭曲变形. 5.5腹板与上,下盖板外侧焊缝焊接 考虑上盖板焊缝比下盖板焊缝焊脚大,焊后将 产生向下挠曲,所以先焊接下盖板与中梁腹板的焊 缝,再焊接上盖板与中梁腹板的焊缝,采用船形埋弧 自动焊方式.其焊接顺序和方向见图2(图形外侧 表示另一侧腹板的焊缝焊接顺序).为了保证焊缝 跟踪可靠,焊缝成形良好和较高的生产率,在小车侧 向加靠轮,即使在非直线段,由于配合及时调整,也 可得到成形良好的焊缝. 图2中梁焊接方向,顺序示意图 6焊后效果羞耋姜鬈 焊后中梁的上挠度为22,24mm,由焊接变形后的中梁扭曲和旁弯都很小,基本不 需采取矫正措 造成的下浮约6,8mm,中梁整个全长焊接收缩量施,中梁上挠度也达到了预期的 设想目标.一 在8,10mm左右.另外中梁上盖板的焊接角变形(编辑:施翠燕) id哪i' (上接第3页) 图6高温处理后的实物照片 2.4热分析 将样品加工成×50mm试棒,用戚所从德国 NETZSCH公司引进的耐弛热分析系统测定了高铬 铸铁的热膨胀系数.测得3~0~C和7~0~C下的线膨 胀系数分别为11.30×10K和12.57×10K,. 与Mahle公司测得的数据基本一致.测得该材料的 伸长率随温度的变化曲线如图7所示. 图7伸长率随温度的变化曲线 3结论 戚所研制的高铬铸铁轴衬套的金相组织为富铬 铁素体和离散的点网状分布的碳化物,低倍组织均 呈等轴晶分布,硬度的平均值为HRC32左右.340~C 和740%下的线膨胀系数分别为11.30×10K和 l2.57×10K,,抗高温性能良好,符合Mahke提供的 PL33材料标准. (编辑:施翠燕) 一