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球墨铸铁热分析试样凝固过程及其熔体状态评估

作　者: 王丽强
导　师: 黎振华
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 球墨铸铁热分析法特征值工艺因素石墨形态和分布
分类号: TG255
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

铁液的熔体状态是决定铸件凝固组织和机械性能的重要因素之一,准确评估铁液的熔体状态对指导实际生产具有重要的现实意义。经过球化、孕育工艺处理之后的球墨铸铁铁液熔体状态远远偏离平衡态,其熔体状态异常复杂,评估困难。特征值热分析法是一种常用的熔体评估方法,已有的研究没有注意到浇铸量和浇铸温度等工艺因素对热分析特征值的影响,热分析曲线各主要特征值与试样凝固组织中的石墨形态和分布的对应关系并不明确。本文分析了球墨铸铁热分析试样的凝固过程,明确了热分析曲线上各个主要特征值的物理意义。采用控制变量法,探究了浇铸温度和浇铸量对球墨铸铁热分析曲线上各主要特征值的影响,为实现特征值的准确测定奠定了基础。试验结果表明：浇铸温度Tmax值越大,共晶过冷度△TE和TLN值越大,Tmzx对其它的特征值影响较小；TLN随浇铸重量增加而下降,共晶过冷度△TE随着浇铸量增加而增大。浇铸量对其它特征值影响较小。因此,在利用特征值热分析法评估熔体状态、预测凝固组织时,要保证浇铸温度和浇铸量的一致性,以消除工艺因素对特征值的影响从而提高评估结果的准确度。系统考察了热分析曲线上各主要特征值与凝固组织中石墨形态和分布之间的关系。结果表明,随着浇铸温度Tmax、共晶过冷度△TE和TLN等三个特征值的增大,试样凝固组织中的石墨平均当量直径也随之增加；随着共晶过冷温度TEu的增大,试样凝固组织的石墨球化率也随之增加；随着共晶生长温度TER的增大,试样凝固组织中的石墨球化率随之增加；随着共晶温度TE的增大,试样凝固组织中的石墨面积率和球化率随之增加,石墨平均当量直径随之减小；但这些特征值与凝固组织石墨形态之间的关系都不是特别明显。初晶温度TL、共晶开始温度TEN和共晶凝固结束温度TEE与热分析试样凝固组织中的石墨形态和分布之间不存在明确的关系。因此,特征值热分析法仅仅可以定性的评估铁液熔体状态、预测凝固组织,难以进行更为精确的定量分析。论文的最后,使用热分析方法考察了球墨铸铁铁液的衰退过程。试验结果提示我们,通过热分析曲线上的主要特征值来初步判断球墨铸铁铁液的衰退程度并预测凝固组织中的石墨形态是可行的。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-24
  1.1 引言  8-9
  1.2 球墨铸铁熔体状态的特点及检测方法  9-12
    1.2.1 球墨铸铁的发展、成分及生产工艺特点  9-11
    1.2.2 球墨铸铁的熔体状态特点  11
    1.2.3 现有的检测方法  11-12
  1.3 球墨铸铁热分析的发展  12-23
    1.3.1 铸造热分析简介  12-14
    1.3.2 铸铁热分析与铁液成分检测  14-16
    1.3.3 热分析法预测铸铁的凝固组织和机械性能  16-22
    1.3.4 热分析在球墨铸铁生产中的应用  22
    1.3.5 球墨铸铁热分析存在的问题  22-23
  1.4 本课题的研究内容和意义  23-24
第二章试验条件和试验方法  24-28
  2.1 试验设备  24-25
  2.2 试验方法  25-26
    2.2.1 球墨铸铁铁液的制备过程  25
    2.2.2 热分析数据的采集  25-26
    2.2.3 试样凝固组织定量金相分析  26
  2.3 本章小结  26-28
第三章球墨铸铁热分析的特征值及影响特征值的工艺因素  28-38
  3.1 球墨铸铁热分析试样凝固过程及其特征值  28-31
  3.2 工艺因素对特征值的影响  31-36
    3.2.1 浇铸温度  32-34
    3.2.2 浇铸量  34-36
  3.3 本章小结  36-38
第四章热分析曲线特征值与凝固组织石墨形态分布的关系  38-50
  4.1 T_(max)与球墨铸铁热分析试样凝固组织石墨形态与分布的关系  38-40
  4.2 T_(LN)与球墨铸铁热分析试样凝固组织石墨形态与分布的关系  40-41
  4.3 T_L与球墨铸铁热分析试样凝固组织石墨形态与分布的关系  41-42
  4.4 T_(EN)与球墨铸铁热分析试样凝固组织石墨形态与分布的关系  42
  4.5 T_(EU)与球墨铸铁热分析试样凝固组织石墨形态与分布的关系  42-44
  4.6 T_E与球墨铸铁热分析试样凝固组织石墨形态与分布的关系  44-45
  4.7 T_(ER)与球墨铸铁热分析试样凝固组织石墨形态与分布的关系  45-46
  4.8 △T_E与球墨铸铁热分析试样凝固组织石墨形态与分布的关系  46-48
  4.9 T_(EE)与球墨铸铁热分析试样凝固组织石墨形态与分布的关系  48
  4.10 本章小结  48-50
第五章热分析在判断球墨铸铁铁液衰退中的应用  50-54
  5.1 衰退过程中热分析曲线及其特征值的变化  50-53
  5.2 本章小结  53-54
第六章结论与展望  54-58
  6.1 结论  54-55
  6.2 展望  55-58
致谢  58-60
参考文献  60-66
附录  66-68

球墨铸铁热分析试样凝固过程及其熔体状态评估

内容摘要

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