合金元素对耐热球墨铸铁耐磨性能的影响.pdf

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May 2010
造
Vol. 59 No5
495
应用技术
合金元素对耐热球墨铸铁耐磨性能的影响
于思荣,高乾',朱先勇2,刘耀辉
1.吉林大学材料科学与エ程学院,吉林长春130025;2.吉林大学机械科学与工程学院,吉林长春130025
摘要:研究了合金元素对耐热球墨铸铁耐磨性能的影响。结果表明,球墨铸铁的磨损失重随Mn、Mo、Cr含量的增加
而下降。Mn、Cr的加入均可以提高材料的硬度,并且在共析转变过程中,促进珠光体转变,稳定和细化珠光体,提高
球墨铸铁的耐磨性;Mo能提高球墨铸铁组织的稳定性,细化珠光体,从而提高球墨铸铁的耐磨性。适量加入Si
(4.5%0)可减少铸态组织中的碳化物,提高球墨铸铁的耐磨性,但Si含量过多(5.0%6)则会减少珠光体数量,降低球墨
铸铁的耐磨性。球墨铸铁磨损失重和摩擦系数均随载荷的增加而增加,但低耐磨性的球墨铸铁试样磨损失重和摩擦系
数的增加幅度明显高于高耐磨性的球墨铸铁试样。
关键词:耐热球铁;模具材料;耐磨性
中图分类号:TG143.5文献标识码:A文章编号:1001-4977(2010)05-0495-04
Effect of Alloying Elements on Wear Resistance of
Heat-resistant Ductile Iron
YU Si-rong GAO Qian ZHU Xian-yong, LIU Yao-hui
1. College of Materials Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130025, Jilin, China
2. College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130025, Jilin, China
Abstract The study was carried out to investigate the effect of alloying elements on wear
resistance of heat-resistant ductile iron. The results show that the wear mass loss of ductile iron
decreases with increasing Mn, Mo, and Cr content. Mn and Cr can enhance the hardness of
materials, promote the pearlite transformation, stabilize and refine pearlite, and improve the wear
resistance of ductile iron. Mo can increase the stability of the microstructure, refine pearlite, and
thereby enhance the wear resistance of ductile iron. Si(4.5 wt. can reduce the carbide in
as-cast structure and improve the wear resistance of ductile iron. But too much Si(5.0 wt%) will
reduce the number of pearlite and lower the wear resistance of ductile iron. The wear mass loss and
friction coefficient of ductile cast iron increase with increasing load. But the rates of increase of the
wear mass loss and friction coefficient of ductile cast iron specimens with low wear resistance were
significantly higher than those of ductile cast iron specimens with high wear resistance
Key words: heat-resistant ductile iron; mold material; wear resistance
如何提高模具寿命、降低制造成本、简化生产工序、较好的耐磨性,传统的球墨铸铁难以同时满足这些要
缩短制造周期是我国机械加工行业急需解决的重大技求。而国外汽车公司对这种球墨铸铁的材质严格保密
术难题之一。我国模具大多采用锻造模具钢制造叫,近国内市场上也没有类似的球墨铸铁模具材料供应。因
年来日本等国家采用球墨铸铁代替锻造模具钢来生产此,开发新型耐热耐磨球墨铸铁模具材料非常必要
冲压件模具四,不但成本低,而且石墨是很好的固体润
高温冲压成形用球墨铸铁模具材料在工作时,受
滑剂,能大大减小模具与钢板间的摩擦力,改善模具热并不是连续的,而是间断性地受热。因此,模具的
与钢板的接触状态,使成形后的部件表面形态更理想,工作条件是反复进行的冷热交替,模具的磨损条件是
取得了很好的使用效果。但在生产中,冲压成形材料复杂的。在每一个冷热循环过程中,发生磨损时,模
为较厚的钢板时,如重载汽车的后桥壳用的板材厚度具的温度在产品的整个成形过程中并不是恒定的,而
大于10mm,在室温下冲压成形难度很大,通常需要是一个随时间逐渐升高的过程。这样的磨损工况在实
在800℃左右成形。调査发现,日本等国外汽车公司验室条件下很难重现。本研究采用销-盘式磨损试验机
也采用球墨铸铁来制造这类模具的镶块,但这类球墨对新开发的耐热球墨铸铁模具材料在常温干摩擦条件
铸铁模具镶块需要具有良好的耐热性,同时还要具有下进行摩擦磨损,探讨合金元素等对材料磨损行为的
碁金项目:吉林省科技发展计划项目资助(20070503)。收稿日期:2009-12-02收到初稿,2010-01-07收到修订稿。
作者简介:于思荣(1964-),男,教授,博士,主要从事铸造新材料及复合材料方面的研究。电话:0431-85095862,E-mail:yusr@jlu.edu.cn