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不同等温淬火的影响时间和温度对球墨铸铁的机械性能

Pravinraj.EL1,Manjinder Bajwa2和Mahipal辛格2
  1. M。科技学者、机械工程系、可爱的职业大学,Jalandhar,印度旁遮普
  2. 机械工程系助理教授,可爱的职业大学,Jalandhar,印度旁遮普
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文摘

球墨铸铁(球墨铸铁)以其良好的伸长(韧性)财产在铸造过程的一部分低抗拉强度。如果SGI产生良好的抗拉强度,延伸率逐渐降低。所以一个实验研究是由化学成分(高铜的百分比)改善抗拉强度、硬度以及伸长与等温淬火温度的变化和不同的时期。变量,等温淬火温度变化从2500 C - 3000 C和举行时间10,20到30分钟。实验的结果表明,等温淬火温度和时间的增加,抗拉强度和硬度降低,而延伸率增加。

关键字
球墨铸铁、铜、等温淬火温度、时间、抗拉强度、硬度、伸长率。

介绍
铸铁:铸铁是指家庭的词组成的铁合金铁、碳和硅(高达3.5%)。铸铁通常分类根据其固化的形态和结构(铁素体、珠光体、调质或奥氏体回火)。铸铁熔化温度较低钢,这就是为什么铸造工艺非常适合铁碳含量高。铸铁代表所有金属的最多,他们可以很容易地在复杂的形状。他们通常拥有一些可取的属性,如强度、耐磨性、硬度、和良好的可加工性(1)。
球墨铸铁:球墨铸铁是一种相对较新的铁合金由于广泛的属性。还可以比低碳钢,倒从较低的熔炼炉。它被称为球状石墨铸铁或球墨铸铁,因为自由这种金属是微小球的形式(球状体或结节)而不是片出现在灰口铸铁。球状石墨的结构形成了如图2所示。
图像
球墨铸铁是通过控制金属的化学成分并通过添加镁(magnesium-Ferro-silicon的形式)熔融金属。添加元素改变石墨的表面张力在铁水会凝结成球状体。微球的形式,石墨没有不利影响的力学性能矩阵。显著增长的一个原因球墨铸铁铸件的使用性能比成本高,他们提供了设计师和最终用户。这个值的结果很多因素,其中之一是控制(2)微观结构和性能。
不同等级的球墨铸铁:拉伸性能给出了怎么与标准规范(ISO 1083:1987),仅参考强度和延性的最小值和平均硬度范围可以预料到的。更高的优势和更大的伸长通常会在商业铸件的石墨结构。
图像
球墨铸铁的成分:化学成分发挥关键作用的球墨铸铁的机械和物理性能。机械性能的变化,相应的成分。
1。硅:添加硅结果的铁素体和珠光体的矩阵。硅提高球墨铸铁的性能在高温稳定铁素体矩阵和形成硅达到表层,抑制氧化。
2。锰:
1。锰是珠光体启动子。
2。提高屈服强度和硬度影响程度很小。
3所示。铜:
1。铜是珠光体强启动子。
2。它增加了屈服强度和抗拉强度和硬度。
3所示。所以在珠光体球墨铸铁的年级,0.4 - -0.8%的铜。

4所示。镍:
1。倪有助于增加了奥在不影响值的影响。
2。加强铁素体,减少延性,但在一个小得多的程度上比硅。

5。钼:
1。密苏里州是一个温和的珠光体启动子。
2。密苏里州增加屈服强度和硬度。
3所示。密苏里州也提高了高温特性。

6。铬:
1。Cr防止腐蚀,形成一层薄的氧化铬的表面和停止进一步阐述表面大气层。
2。但因为它是一个强大的硬质合金前,因此它在硬质合金自由结构是不可取的。

7所示。镁:
1。镁是矩阵和nodularizes石墨的改性剂,以增加延性和屈服强度。

8。硫和磷:
2。磷是故意保持在非常低的水平,因为它的存在导致冷脆性和球墨铸铁的财产受损。
3所示。添加硫做是为了更好的切削加工性能,但保持低,最多0.015%,较大的硫除了可能导致热(红色)呼吸急促(3)。
等温淬火:是一种回火过程由控股的铁在熔盐浴温度250度到500度C高于临界温度时,奥氏体的结构由纯粹。的部分是在淬火温度时间足以给完全的转变一个中间结构称为贝氏体。然后冷却到室温。最好是工作的小而精致的横截面和似乎是大多数增效钢碳含量从1%至0.5 (4)。

文献综述
J。sikora和R。Boeridone,一起研究冶金的影响最终的球墨铸铁的显微组织和力学性能。得出结论,凝固的奥氏体有沉重的大再结晶奥氏体晶粒尺寸,通过奥氏体化有很多小的晶粒尺寸。这个粒度分布影响SGI的微观结构和力学性能。的影响比C / Si、生铁、球化剂和合金化方法SGI的微观结构和力学性能(球墨铸铁),还生产高品质球墨铸铁即使多反spoheroidizng合金生铁中包括通过添加RE-Mg +某人。同时,它表示结果,球墨铸铁结节状态好,铁素体和珠光体矩阵采用优质生铁Fe-Si-Mg + Ni -镁球化剂,但力学性能较低(5)。
E。Guzik等人在他们的研究中使用了高镁硅铁合金核心连线生产石墨蠕铁的注射方法与大约25%铁素体珠光体和铁素体矩阵的内容。成立,Mg母合金蠕墨铸铁和空心线治疗与适当的内容Cr、铜、锰、以及毫克可以获得材料具有良好的生产,屈服强度和硬度铸铁的400/18级(6)。
硕士Yescas et al。得出的结论是,在等温淬火韧性铸铁作为他们的化学成分的函数(C、锰、硅、镍、钼、铜),和austenitisation等温淬火参数。该模型成功地再现了很多实验观察到的趋势。它可以利用在两个方面,首先在铸铁的设计及其热处理,也确定将来是否需要实验(7)。
Ravishankar K。年代等人研究了等温淬火球墨铸铁的发展为抗拉强度高,发现,两步等温淬火导致微观结构组成的上、下贝氏体的混合物,这取决于第一步的相对比例。抗拉强度和屈服强度增加随着时间增加的第一步,而延性和强度韧性降低。断裂韧性的改善通过两步等温淬火可以归因于好的铁氧体颗粒大小,增加残留奥氏体的碳含量,增加残留奥氏体的稳定性。结合高断裂韧性和高强度韧性可以通过采用两步等温淬火过程(8)。

EXPERMENTAL工作
在本研究工作的分析力学性能(强度、伸长率和硬度)的ADI是合金成分。合金的成分除了样本下面表2。
图像
合金元素的内容控制,这样会有一定数量的铁素体和珠光体球墨铸铁的矩阵。组成,所有标本在两种不同温度下奥氏体9000 c和950 oc 2小时。那么这些样本在马弗炉降低温度6000 c。一旦温度达到600摄氏度,样本都被转移到盐浴(盐水的组合是50% NaNO3和硝酸钾)在两个不同的2500,3000 c温度为10、20分钟分别描述在表2中给出的工作底稿。海水温度监控了数字温度计。样本后,允许在静止空气冷却到室温。流程的图2所示。
图像
热处理工艺测试样品后仔细在机械测试实验室进行测试。测试程序简要解释以下主题
拉力测试:使用游标卡尺的厚度和总长度标本测量。试样的直径和标距长度是固定在50 mm的试验机。下巴之间的距离是固定的计量长度根据标本。标本陷入了下巴和轴向载荷。
延伸率:失败的部分标本被连接在一起和试样的长度测量。试样的伸长测量和计算%伸长。下面给出公式的伸长,
图像
硬度测试:接收到的样品的硬度以及整个ADI标本用洛氏硬度计测量。硬度测定B罗克韦尔的规模。罗克韦尔B规模利用球硬度计压头和50公斤的主要荷载。硬度测试试样测量脸上抛光研磨机。标本坐在标本夹。标本的测量面仍在接触标本夹应平行于表面的持有人。雷竞技网页版压痕的脸也应该飞机。现在,一座电梯球硬度计压头,直到读显示为零。之后,负载应用于标本50公斤的杠杆。在给定负载应该等待30秒后30秒。杠杆被释放并指出硬度值。 For every specimen, hardness value was found out on three different places and the average value was taken as the hardness of the specimen

结果和讨论
实验的结果在实验室执行下面给出表3中有助于描述不同等温淬火温度和时间的影响在SGI的机械性能。
图像
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图10的图11和12描述强度的变化,伸长率和硬度对不同奥氏体温度9000 - 9500 c与不同等温淬火温度。看到的是拉伸和硬度逐渐降低当等温淬火温度增加。较低的等温淬火温度、高强度和高硬度值归因于针状贝氏体的存在,一些马氏体和残余奥氏体。贝氏体的精细结构板和少量的残留奥氏体导致高强度和硬度较低的等温淬火温度。虽然奥氏体温度越高意味着播种抗拉强度和硬度,因为退火温度降低(9500 - 6000 - c)需要更多时间比降低奥氏体的温度。等温淬火球墨铸铁的低延性较低的等温淬火温度可以归因于脆性断裂发生由于马氏体的微观结构的存在。低温还残留奥氏体的量少导致的伸长量。

结论
从这个研究工作得出等温淬火温度降低时,抗拉强度和硬度逐渐增加。另一方面,当等温淬火时间和温度的增加,延伸率也增加。

未来的工作
进一步的研究可以用不同化学成分和不同比例的锰和铜。也与不同的等温淬火温度(即。,3500C and 4000C) and with different time period (i.e., 45 min, 60 min and 90 min) along with different annealing temperature.

引用
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  2. Kaushish J.P.,“Manufacturing Process”, 2nd edition, PHI 2010.
  3. 美国机械工程学会“ASM手册”,voll-13。
  4. Black.J。T,罗纳德·A, Kohser。,“Materials and process manufacturing”, 10th edition, John wiley & sons, 2008.
  5. Boeri Sikora J R。,“Advances in ductile iron research: new understating and its technology signification”, Archives foundry, ISSN 1642-5308, pp.354-359, 2009.
  6. Guzik。E Kopycinski。D, Kleingartner。T, Sokolncki.M。,“The structure and mechanical properties of pearlite-ferrite vermicular cast iron”, Archives foundry, vol-12, ISSN 1897-3310, 2012.
  7. Yescas。Bhadeshia.H.K.D硕士学位。H, Mackay.D.J。,“Estimate of the amount retained austenite in austempered ductile irons using neural networks”, Material Science and engineering, A322, www.elsevier.com, pp.162-173, 2001.
  8. Ravishankar K。年代,K。RajendraUdupa, P。普拉萨德饶。,“Development of austempered ductile iron for high tensile and fracture toughness by two step austempering processs”, 68th World foundry congress, pp-35-40, 2008
  9. Ingole.P。米,Awate.A。U, Saharkar.S.V。,“Effect of basic chemical element in SGI”, IJERT, ISSN:2278-0181, pp.1-7, 2012.
  10. Yunlongbai Yikumluan,歌曲,小南南,Kang Xiuhong,李钻石和YiyiLi。,“Chemical composition, microstructure and mechanical properties of roll core used ductile iron in centrifugal casting composite rolls”, J. Mater, Sci, Technol, 28(9), www.sciencedirect.com, pp.853- 858, 2012.
  11. Cho.G。年代,Lee.K。H, Ikenaga.A。,“Effects of alloying elements on the microstructure and mechanical properties of heavy section Ductile iron”, J.Mater, Sci. Techno, vol 23 No.1,pp.97-101, 2007.
  12. 荣格Sanghoon Nakae Hideo,北泽俊美孝。,“Eutectic solidification mode of speroidal graphite cast iron and graphitization”, China foundry, Vol.4 No.1, 1672-6421(2007)01-034-04, pp.34-37, 2001.
  13. Wenbang锣,成国栋陈和Gangyu香。,“Calculation of carbon content of austenite during heat treatment of cast irons”, China foundry, Vol.7 No.1, 1672-6421(2010)01-030-03, pp.30-32, 2010.