蠕化率对蠕墨铸铁热疲劳行为的影响

采用V型缺口试样,通过对试样反复加热冷却,研究了不同蠕化率(55%、70%、90%)对蠕墨铸铁热疲劳行为的影响。结果表明,随着蠕化率的增加,蠕墨铸铁的抗热疲劳性能先升高后降低,当蠕化率为70%时,蠕墨铸铁抗热疲劳性能最佳。不同蠕化率,蠕墨铸铁的裂纹萌生和扩展机制具有显著差异。当蠕化率90%时,在V型缺口裂纹萌生明显,主裂纹沿着蠕虫状石墨生成二次裂纹,最后V型缺口凹陷成崩塌趋势;而蠕化率70%和55%时,V型缺口附近裂纹明显减少,仅在球状石墨尖端部位和基体组织产生少量微小裂纹,且裂纹没有明显扩展,产生裂纹倾向低,V型缺口凹陷未形成崩塌。     

石墨蠕化率对蠕墨铸铁受热变形趋势的影响

通过模拟蠕墨铸铁制动受热变形试验,采用薄片试样,模拟列车蠕墨铸铁制动盘使用时的受力情况,设计受热变形试验工装,给予试样两端一个相同的、较小的变形量(弹性变形范围内),模拟列车制动工况温度150 ℃,加热保温30 h,自然冷却后,在自由状态下测量试样的永久变形量,对试验数据进行统计分析,通过重复做多组试验来研究不同石墨蠕化率(35%、50%、70%、90%)对蠕墨铸铁受热变形的影响。结果表明：在石墨蠕化率35%～90%范围内,随着蠕化率增加,蠕墨铸铁受热变形的趋势增大。     

衰退对蠕墨铸铁热分析曲线特征的影响

应用热分析技术对比了蠕墨铸铁、灰铸铁和球墨铸铁的热分析曲线特征,研究了蠕化、孕育作用衰退时间对蠕化率及热分析曲线的影响规律。试验表明,蠕墨铸铁热分析曲线最大共晶过冷温度与球墨铸铁相当,再辉现象明显;随着衰退时间延长,奥氏体初生温度呈上升趋势,蠕墨铸铁共晶最低温度下降,再辉温度逐渐升高;当转变为灰铸铁后共晶最低温度突然上升,再辉温度降低。     

石墨形态及金相组织对蠕墨铸铁力学性能的影响

试验浇铸了5种化学成分基本相同,但蠕化率及金相组织均不同的蠕墨铸铁试样,通过金相、拉伸及硬度等试验,对蠕墨铸铁的蠕化率、石墨形态、金相组织、抗拉强度及布氏硬度进行了测定。研究了蠕化率≥80%的情况下,蠕墨铸铁的蠕化率、石墨形态及金相组织对其抗拉强度和硬度等力学性能的综合影响及机理。结果表明,当蠕化率≥80%的情况下,蠕化率的变化并不能显著影响蠕墨铸铁抗拉强度和硬度等力学性能,降低石墨长宽比可以有效提升蠕墨铸铁抗拉强度和硬度;当蠕化率≥80%且石墨长宽比为5~9的情况下,珠光体体积分数对蠕墨铸铁抗拉强度和硬度等力学性能的影响最显著。珠光体体积分数越高,蠕墨铸铁的抗拉强度和硬度等力学性能越好。     

蠕墨铸铁的磨损性能研究

研究了不同蠕化率条件下蠕墨铸铁在不同载荷下的耐磨性能。结果表明,随着蠕化率的增大,蠕墨铸铁的抗磨损性能降低。蠕化率为50%~60%时,随着载荷的增加,蠕墨铸铁磨损机制由磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损的混合形式。蠕化率为80%~90%时,随着载荷的增加,蠕墨铸铁的磨损机制最终几乎全部转变为表面疲劳磨损。     

石墨微观结构形态对蠕墨铸铁导热性能的影响

借助蠕墨铸铁金相照片构建了蠕墨铸铁二维有限元导热模型,采用有限元软件ANSYS和正交试验思想,讨论了石墨蠕化率、含量和数量等石墨形态因素对蠕墨铸铁导热性能的影响。结果表明,当蠕化率为70%,面积百分数为8.0%,石墨数量为50时,蠕墨铸铁的导热性能最优。并且石墨面积百分数对等效导热系数的影响最大,其次是石墨数量,而对蠕化率的影响较小。     

蠕墨铸铁石墨形态定量分析研究

用图象分析仪对蠕墨铸铁石墨形态进行了定量分析,并以形状系数、长宽比及蠕化率为参数考察了蠕墨铸铁的石墨形态与铸铁中稀土、镁的残留量和铸件壁厚的关系。此外还分析了蠕墨铸铁石墨粒子形状系数的分布规律。     

Sn对蠕墨铸铁组织与抗热疲劳性能的影响

研究了Sn含量对汽车制动鼓用蠕墨铸铁中蠕墨数量、形态、基体组织以及抗热疲劳性能的影响规律。结果表明,Sn可以明显改变蠕铁中的珠光体含量,对蠕化率无明显影响,可以改变蠕铁热疲劳性能。Sn含量为0.06%(质量分数,下同)时,珠光体含量最高为95%,片层间距为0.07μm。Sn含量增加时,石墨轴比率逐渐上升,石墨变得细长且分叉增多。在20~600℃循环条件下,含0.06%Sn时蠕铁的热疲劳裂纹长度最短,抗热疲劳性能最好。     

蠕墨铸铁铁液状态的定量化测评

高质量蠕墨铸铁的最佳生产方式是在炉前预处理(蠕化和孕育)后,对铁液状态进行快速准确测评,并根据测评结果进行快速调整,实现铁液状态的闭环控制。在本研究中,用热分析曲线整体形状表征蠕墨铸铁铁液状态,当热分析曲线之间的差别很小时,相同凝固条件下试样组织的蠕化率差别可忽略。热分析曲线整体形状法与定量金相、模式识别和数据库技术相结合,能够实现蠕墨铸铁铁液状态的定量化预测,为铁液状态的闭环控制奠定基础。     

基于定量取样杯的凝固曲线与石墨形态的判据研究

采用定量取样杯研究热分析曲线特征值、热分析曲线整体形状与石墨形态之间的关系。结果表明:特征值TEU(共晶最低温度)、TER(共晶最高温度)与石墨形态之间存在一定的关系;TEU≥1 140℃,TER≥1 153℃时,石墨为片状;当1 130℃≤TEU≤1 140℃,1 150℃≤TER≤1 153℃时,石墨为蠕虫状加球状,蠕虫状居多;当1 130℃≤TEU≤1140℃,1 143℃≤TER≤1 150℃时,石墨为蠕虫状加球状,球状居多。拟通过热分析曲线相似程度参数Ω对凝固试样蠕化率进行定量评估。当Ω≤10时,其石墨形态近似。     

50%～30%中、低蠕化率铸铁的性能及应用

综述了灰铁、蠕铁和球铁中的石墨形态与其力学性能及热力学性能的关系。铸铁材料的实际性能是随着蠕化率或球化率的变化而变化,也就是随着球状、团状、团絮状、蠕虫状石墨的数量比例变化而变化的;中、低蠕化率(蠕化率50%～30%,即球化率50%～70%)铸铁处于由蠕铁向球铁变化的中、后段,具有优于球铁的铸造性能、致密性、导热性、减震性和切削加工性能,同时具有优于高蠕化率蠕铁的常温和高温力学性能。指出中、低蠕化率铸铁适用于需要较高强度和冷热疲劳性能的场合。     

Quantitative models for microstructure and thermal conductivity of vermicular graphite cast iron cylinder block based on cooling rate

The relationships of cooling rate with microstructure and thermal conductivity of vermicular graphite cast iron(VGI) cylinder block were studied, which are important for design and optimization of the casting process of VGI cylinder blocks. Cooling rates at different positions in the cylinder block were calculated based on the cooling curves recorded with a solidification simulation software. The metallographic structure and thermal conductivity were observed and measured using optical microscopy(OM), scanning electrical microscopy(SEM) and laser flash diffusivity apparatus, respectively. The effects of the cooling rate on the vermicularity, total and average areas of all graphite particles, and the pearlite fraction in the VGI cylinder block were investigated. It is found that the vermicularity changes in parabola trend with the increase of cooling rate. The total area of graphite particles and the cooling rate at eutectoid stage can be used to predict pearlite fraction well. Moreover, it is found that the thermal conductivity at room temperature is determined by the average area of graphite particles and pearlite fraction when the range of vermicularity is from 80% to 93%. Finally, the quantitative models are established to calculate the vermicularity, pearlite fraction, and thermal conductivity of the VGI cylinder block.     

Production technique of vermicular graphite iron cylinder head of vehicle diesel engine

The 25 years＇ production and application have proved that vermicular graphite iron cylinder heads with vermicularity ≥50% satisfy the machinability and performance demand of diesel engine. The method, in which using cupola-induction furnace duplex melting and pour-over process with rare earth-ferrosilicon or rare earthsilicon compound as vermJcularizing alloy plus rare earth-magnesium-ferrosilicon as stirring alloy, is an optimal vermicularizing process for obtaining satisfied vermicularity. Using top kiss risers, enlarging kissing areas and expanding covering width and making ingates to freeze earlier are the effective measures to eliminate shrinkage, blowhole and oxide inclusions in the vermicular graphite iron cylinder heads.     

V、Ti合金化对玻璃模具材料抗氧化及耐热疲劳性的影响

通过测试不同V/Ti比条件下蠕墨铸铁玻璃模具材料的抗氧化及热疲劳性能,研究了蠕墨铸铁的钒、钛合金化工艺,并探讨了影响这些性能的因素.结果表明,在V、Ti变化范围内,V/Ti比为1.63时蠕墨铸铁具有较均匀的铁素体基体+蠕虫状石墨组织,以及良好的热物性.     

蠕墨铸铁最新发展

汽车工业的发展对总成及零部件要求正在提高，而促进了蠕铁的广泛应用。与采用铝合金缸体相比，采用蠕铁缸体可使发动机的单位质量功率提高。蠕铁在我国的应用早于欧，美，但我国目前的蠕铁标准对蠕铁标准对蠕化率的要求尚低于欧美美。国外为获得高蠕化率，一般采用炉外脱硫，使原铁液硫量（质量分数）稳定在0.01%-0.03%，并采用喂丝蠕化处理法和严格的检测手段。     

蠕墨铸铁缸体缸盖的铸造技术开发

蠕墨铸铁在国外高性能发动机缸体缸盖上的应用日益普遍.本文主要介绍采用蠕墨铸铁进行6DL发动机缸体缸盖的样件技术开发,在蠕化率、抗拉强度、基体组织、蠕化衰退以及铸造工艺等方面进行了系统的试验研究,并成功开发出具有国际同类产品水平的批量产品样件.     

大型蠕墨铸铁件的工艺试验研究

从蠕化处理设备改进、蠕化处理包芯线成分、喂线速度、喂线加入量、合金化工艺、浇注工艺、厚大断面蠕化衰退过程研究等方面介绍了厚大断面蠕墨铸铁件的生产技术改进,并且在发动机缸体上进行了试验;选用蠕墨铸铁专用材料,控制蠕墨铸铁中的一些微量元素含量,保证加工性能。试验结果显示:厚大部位(主螺栓孔、凸轮轴孔)的蠕化率80%,薄壁部位的蠕化率85%,珠光体体积分数85%~95%,抗拉强度480~510 MPa,伸长率1.5%~3%,硬度200~215 HB,均符合RuT450材料标准要求。     

High-Temperature Oxidation Behavior and Related Mechanism of RuT400 Vermicular Graphite Iron

The vermicular graphite iron is an important material with excellent combination properties for cylinder heads of diesel engines, and the high-temperature oxidation is a crucial problem during service of the component. In this study, the oxidation experiment of RuT400 vermicular graphite iron was performed at 500 °C, and the oxidation time was chosen as 100 h, 200 h, 300 h, 400 h, and 500 h, respectively. Meanwhile, the corresponding microstructure evolution, oxidation kinetics, and oxidation mechanism were discussed. It is found that oxidation pores and oxide layer often appear at the vermicular graphite on the specimen surface; the vermicular graphite plays the role of oxidation channel, and it tends to diffuse along the adjacent pearlite and then connect with each other to form oxidation bridges as the oxidation time prolongs. A linear relationship between oxidation weight gain and the thickness of the oxide layer was established and verified well. These results will give a more comprehensive understanding on the oxidation mechanism of vermicular graphite iron and provide certain guidance for design and preparation of anti-oxidation cast irons.     

蠕墨铸铁缸盖的生产及应用

介绍6110蠕墨铸铁缸盖的生产、应用情况，并对有关质最问题进行了分析。主要结论是：（1）电炉或冲天炉与电炉双联熔炼，应采用以RE为主的蠕化剂；（2）有效的炉前控制技术是稳定蠕化处理的重要条件，应严格控制原铁液w（S）、铁液质量和铁液温度；（3）生产诸如柴油机缸盖类复杂铸件时，高蠕化率是有利的、必要的，但其它因素失控也会导致较高的废品率；但若工艺装备先进，生产过程严格控制，当蠕化率下限为50％时．也能取得较好的效果。