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原文传递热处理对奥氏体球铁组织和性能的影响及增压器壳体的研制

论文题名：	热处理对奥氏体球铁组织和性能的影响及增压器壳体的研制
关键词：	奥氏体球铁;涡轮增压器壳体;热处理工艺;热疲劳性;高温抗氧化;耐腐蚀性能
摘要：	涡轮增压器可提高发动机功率，减少汽车尾气排放，在节能减排方面发挥巨大的作用。涡轮增压器壳体在汽车停车和启动过程中，不断地经历降温、升温的交替变换过程，工况条非常恶劣，因此对材料的性能有较高要求。高镍奥氏体球墨铸铁由于其良好的高温性能，成为目前涡轮增压器壳体生产广泛使用的材料。　　本论文通过正交试验研究了高镍奥氏体球铁的热处理工艺，利用金相组织观察、扫描电镜及能谱分析、X射线衍射分析等手段，研究了热处理对高镍奥氏体球铁组织、力学性能、热疲劳、高温抗氧化及耐腐蚀性能的影响，并开发了高镍奥氏体球铁涡轮增压器壳体的生产工艺。　　研究结论如下：　　正交试验制定的热处理工艺为：1040℃保温3h后，出炉空冷。各工艺参数对碳化物体积分数的影响大小程度依次为冷却方式、加热温度、保温时间。　　高镍奥氏体球铁组织为奥氏体＋球状石墨＋碳化物。铸态组织中碳化物数量较大，形貌为不规则骨架状，大小不均均；热处理后碳化物形貌为孤岛状，形状规则，分布均匀，数量明显减少。高镍奥氏体球铁经热处理，抗拉强度由488MPa下降为442MPa，硬度由158.8HBW下降为144.2HBW，伸长率由20.6％上升为25.2%。　　热处理后组织中碳化物呈孤岛状分布于晶间，可强化晶界，有效阻碍高温时位错的移动，阻止了裂纹的产生和扩展，改善了高镍奥氏体球铁的热疲劳性能。以850℃、900℃、950℃为循环上限温度进行200次热疲劳循环，铸态试样裂纹长度分别为4.51mm、6.02mm、7.11mm；热处理态试样的裂纹长度分别为4.05mm、5.56mm、6.43mm。　　热处理对高镍奥氏体球铁的高温抗氧化性能没有影响，经900℃高温氧化150h后，铸态和热处理态试样的表面均形成由Fe2O3、Cr2O3、NiCr2O4、FeCr2O4等构成的致密氧化膜，能够有效阻止内部组织继续氧化，具有良好的抗氧化性能，铸态试样和热处理态试样的单位面积氧化增重无明显差别，氧化等级均达到抗氧化级别。　　经热处理后，高镍奥氏体球铁的腐蚀电位由-0.389V上升为-0.382V；腐蚀电流密度由1.561×10﹣6A/cm2下降为8.238×10﹣7A/cm2，耐腐蚀性能显著提高。　　涡轮增压器壳体的生产工艺为：采用铁型覆砂造型工艺，设计活块冷铁对孤立热节进行激冷；采用盖包法球化工艺，包底＋随流复合孕育工艺；采用大流量、高温快浇工艺，首箱浇注温度≤1560℃，末箱浇注温度≥1470℃；热处理工艺为1040℃保温3h后出炉空冷。　　本论文研制的涡轮增压器壳体基体组织为奥氏体和少量碳化物，石墨球化等级为1～2级，球化率≥90%，石墨大小等级为6～7级，孔隙率≤1%；抗拉强度为421MPa，伸长率为20.5%，硬度为146HBW，各项组织及性能指标均满足涡轮增压器壳体要求。
作者：	孙国瑞
专业：	材料工程
导师：	孙玉福;赵靖宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	郑州大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文