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脉冲电流对过共晶Fe-C-B合金初生硼化物形貌分布的影响

作　者: 刘谨
导　师: 黎振华
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 过共晶Fe-C-B合金脉冲电流硼化物形貌
分类号: TG135.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

Fe-C-B合金是在中碳钢基础上利用硼在Fe-C合金中形成大量硬质相而发展起来的一种新型耐磨材料,其成本低廉,性能与高铬铸铁相当,是近年来的研究热点。本文研究了脉冲电流对过共晶Fe-C-B合金凝固组织初生硼化物的影响,并对其作用机理进行了初步分析。实验研究发现,在重熔温度为1320℃时对过共晶Fe-C-B合金施加脉冲电流,施加温度区间为1320℃到液相线温度1148℃之间时,脉冲电流能很好的细化初生硼化物；施加温度区间为液相线温度1148℃到固相线温度1067℃之间时,脉冲电流也可以在一定程度上细化初生硼化物,但效果不明显；施加温度区间为固相线温度1067℃到975℃之间时,脉冲电流对初生硼化物尺寸形貌无影响；施加温度区间从重熔温度1320℃直到固相线以下温度975℃时,所得初生硼化物形貌与从1320℃到液相线温度1148℃之间施加脉冲电流所得形貌基本相同。这说明,脉冲电流对过共晶Fe-C-B合金初生硼化物产生细化作用的最佳作用温度阶段为从1320℃到1148℃的高温液相阶段。在重熔温度为1220℃时对过共晶Fe-C-B合金施加脉冲电流,施加温度区间从重熔温度1220℃到液相线温度1148℃时脉冲电流对初生硼化物形貌所产生的影响效果与从重熔温度1220℃到固相线以下温度975℃施加脉冲电流所产生的效果相同,都使初生硼化物由杂乱无章的分布变为在试样横截面上沿长度方向排列。这说明,脉冲电流施加于液固相线区间及固相线以下对于初生硼化物形貌分布无影响,施加于1220℃到1148℃的液相线阶段可以使长杆状初生硼化物发生定向偏转。在重熔温度为1220℃至液相线温度1148℃的这段温度区间内对过共晶Fe-C-B合金施加不同电压强度的脉冲电流,当电压强度超过1000V时,脉冲电流使初生硼化物由杂乱无章的分布变为在试样横截面上沿长度方向排列,并增加了其形核率。且随着电压强度的增大,其形核率的增加程度、平均等效直径和所占体积分数都呈减小趋势。XRD分析结果表明,在本实验条件下,脉冲电流不改变过共晶Fe-C-B合金凝固组织物相组成,具有相同热历程的过共晶Fe-C-B合金,无论是否在凝固过程中施加脉冲电流,其凝固组织均由a-Fe、Fe2B、Fe3B、Fe3C、Fe3B0.7C0.3这些物相组成。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-25
  1.1 引言  9-10
  1.2 铁基耐磨材料初生相研究现状  10-13
    1.2.1 过共晶高铬铸铁初生相研究现状  10-11
    1.2.2 过共晶Fe-C-B合金初生相研究现状  11
    1.2.3 初生相的细化方法  11-13
  1.3 脉冲电流改善合金凝固组织的研究进展  13-21
    1.3.1 脉冲电流对低熔点合金凝固组织的影响  13-15
    1.3.2 脉冲电流对钢铁材料凝固组织的影响  15-16
    1.3.3 脉冲电流的作用机理及存在的不足  16-21
  1.4 课题研究的意义及研究内容  21-25
    1.4.1 课题研究的意义  21-22
    1.4.2 研究的主要内容  22-25
第二章实验方案  25-31
  2.1 实验材料  25-27
    2.1.1 合金成分的选择  25
    2.1.2 合金试样的熔炼  25-26
    2.1.3 合金固液温度的测定  26-27
  2.2 实验设备  27-29
    2.2.1 脉冲电源  27-28
    2.2.2 管式电阻炉  28-29
  2.3 实验方法  29-31
    2.3.1 试样制备  29-30
    2.3.2 组织观察和分析方法  30-31
第三章脉冲电流施加工艺对凝固组织初生硼化物的影响  31-47
  3.1 无脉冲电流处理时过共晶Fe-C-B合金组织  31-34
    3.1.1 铸态组织  31-33
    3.1.2 重熔组织  33-34
  3.2 脉冲电流施加温度区间对随炉冷却条件下凝固组织初生硼化物的影响  34-41
    3.2.1 温度区间的选择  35
    3.2.2 凝固组织初生硼化物形貌及定量金相分析  35-41
  3.3 脉冲电流对水淬条件下合金初生硼化物的影响  41-44
    3.3.1 工艺参数的选择  41-42
    3.3.2 凝固组织初生硼化物形貌及分析  42-44
  3.4 本章小结  44-47
第四章脉冲电流电压强度对凝固组织初生硼化物的影响  47-55
  4.1 工艺参数的选择  47
  4.2 凝固组织初生硼化物形貌及定量金相分析  47-51
  4.3 脉冲电流对凝固组织物相类型的影响  51-53
  4.4 本章小结  53-55
第五章脉冲电流对凝固组织初生硼化物的影响机理  55-61
  5.1 重熔影响凝固组织初生硼化物的机理分析  55
  5.2 脉冲电流影响凝固组织初生硼化物分布形貌的机理分析  55-57
  5.3 脉冲电流影响凝固组织初生硼化物颗粒大小的机理分析  57-59
  5.4 本章小结  59-61
第六章结论与展望  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 展望  62-63
致谢  63-65
参考文献  65-71
附录  71-73

脉冲电流对过共晶Fe-C-B合金初生硼化物形貌分布的影响

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