题目：高镍奥氏体蠕铁组织性能的研究月日高镍奥氏体蠕铁组织性能的研究摘要本文通过高镍蠕铁成分的设计，以及碳当量的合理配比，采用力学性能、金相分析和热膨胀系数实验，确定高镍蠕铁的合理成分并研究不同成分的蠕化剂配比对普通蠕铁的影响。
实验研究表明：高镍蠕铁进行蠕化处理时，蠕化剂采用Ni-Mg-Ti合金蠕化剂；采用坑内冲入法(Tundish)，加入比例为 1.1%左右；能够得到很好地蠕虫状石墨；高镍蠕铁基体为奥氏体，具有良好的高温性能；普通蠕墨铸铁的延展性δ为7.14%、热膨胀系数为14.32×10-6℃-1、抗拉强度σb为378MPa；高镍蠕铁的延展性δ为14.4%、热膨胀系数为4.62×10-6℃-1、抗拉强度σb为334MPa。
关键词：高镍奥氏体蠕墨铸铁；组织；力学性能The research of High nickel austenitic vermicular cast ironAbstractIn this paper the design of Vermicular graphite cast iron components of th e high nickel, and a reasonable ratio of carbon equivalent, mechanical propertie s, metallographic analysis and the coefficient of thermal expansion experiments; determine the reasonable elements of vermicular graphite cast iron of high nic kel. Also studied the different components vermicular zing ratio of ordinary ver micular graphite cast iron.Experimental studies have shown that:vermicular graphite cast iron of high nickel creep treatment,the Vermicular zing Ni-Mg-Ti alloy Vermicular zing,and we can adopt tundish adding method with the addition about 1.1 per in weight,which spheroidal graphite with perfect vermicular graphite can be acquired;Vermicular graphite cast iron substrate, high-nickel austenite, has a good high temperature performance;Normal vermicular cast iron ductile δ is 7.14%, the ductility of δ thermal expansion coefficient is 14.32 x 10-6℃-1, tensile strength σb for 378 MPa;High nickel vermic ular graphite cast iron, ductile δ is 14.4%, the thermal expansion coefficient of 4.62 × 10-6 ℃-1, tensile strength the σb as 334MPa.Key words: High nickel austenitic vermicular cast iron; Microstructure; Mechanical properties目录1 绪论 (1)1.1前言 (1)1.2蠕墨铸铁以及高镍铸铁的发展历史及应用 (3)1.3我国研究现状 (4)1.4国外研究现状 (5)1.5蠕墨铸铁与高镍铸铁的组织、性能特点及应用 (6)1.5.1组织特点 (6)1.5.2性能特点 (6)1.5.3性能特点及应用 (7)1.6高镍蠕铁化学成分的分析及影响因素 (8)1.6.1高镍蠕铁化学成分的分析和确定 (8)1.6.2石墨形态的影响 (10)1.6.3共晶团的影响 (10)1.6.4基体组织的影响 (10)1.6.5合金化元素Cu和Mo的影响 (10)1.7课题研究的目的意义及主要研究内容 (11)1.7.1课题研究的目的意义 (11)1.7.2课题研究的主要内容 (11)2 实验条件和方法 (12)2.1实验材料 (12)2.2材料成分 (12)2.2.1成分配比 (12)2.2.2蠕化剂选取 (13)2.2.3制备方法 (14)2.3实验工艺 (14)2.4造型 (14)2.4.1圆棒试样 (14)2.4.2试样的制备 (15)2.5实验设备 (15)2.6实验方法 (16)2.6.1力学性能实验 (16)2.6.2金相组织及SEM-EDX分析 (16)3 实验结果及分析 (17)3.1镁基(不含Re)蠕化剂成分优化实验 (17)3.2 高镍奥氏体蠕铁金相组织分析 (19)3.3普通蠕铁与高镍奥氏体蠕铁力学性能 (21)3.4 普通蠕墨铸铁与高镍蠕铁热膨胀系数的测定 (22)4 结论 (23)参考文献 (24)1 绪论1.1前言国际形式的变化和世界兵器技术的发展，对陆军激动兵器的激战术性能提出了越来越高的要求。
以高紧凑、高可靠性、高经济性、低散热量（“三高一低”）为主要特征的坦克装甲车辆发动机已经向高功率密度的方向发展[1]。
高功率密度柴油机代表了当今高速大功率柴油机技术的最高水平，是坦克装甲车辆动力发展的必然趋势。
高功率密度柴油机升功率高、结构紧凑、铸件形状复杂、热负荷大、强化程度高等特点，不仅对设计技术，而且对柴油机机体、汽缸盖等关重件的材料制造技术也提出了新的更高的要求。
开展高功率密度柴油机机体、汽缸盖等关重件的材料及制造技术的研究，是保证高功率密度发动机研制的重要基础。
活塞是柴油机燃烧室中的重要零件，其不仅与整机的性能、排放指标和经济性密切相关，同时还制约着可靠性[2]。
工作过程中直接与高温接触，承受着较高的热负荷，由热负荷和运转工况频繁变化引起的缸盖热疲劳是影响柴油机可靠性的主要因素。
缸盖热疲劳损伤通常以裂纹的形式出现，这样研究蠕墨铸铁的热疲劳性能就有着重要的意义。
随着蠕铁铸件在工业上的日益广泛使用，对蠕铁件的热疲劳性能提出了越来越高的要求[3]。
因此，认识蠕墨铸铁基体组织结构与热疲劳性能的关系已成为必需。
内燃机气缸盖不仅形状复杂，而且受到复杂的热-机械负荷的综合作用，其可靠性历来是关注的焦点。
气缸盖火力面尤以热负荷问题突出，其一侧受到高达近2000℃的高温燃气的加热，冷却水套一侧却受到80℃左右的冷却液冷却，排气道也受到高温排气的加热，而进气道却受到温度很低的、有些甚至是经过中冷后仅50℃左右的进气冷却等，由此导致气缸盖的火力面、尤其是鼻梁区产生很大的温度梯度和热应力，使得气缸盖的鼻梁区成为容易产生热疲劳裂纹的区域。
因此，气缸盖上的热疲劳裂纹是如何扩展的、有什么特点、满足怎样的规律，对气缸盖可靠性研究的有重要意义[1~3]。
近几年，蠕墨铸铁材料在发动机缸体等重要铸件上得到了广泛的使用。
蠕墨铸铁的应用，特别是在欧洲，得到了长足的进展。
这是人们在发现蠕墨铸铁后，国外首次把它作为一种材料应用于工业发展，同时又掀起了相应地进一步深入研究的高潮。
蠕墨铸铁之所以能得到广泛应用，其原因还在于汽车工业对零部件的要求。
汽车发展方向上的永久课题是减少排放、降低油耗、提高功率和增加舒适性。
在这四个主题下，汽车开发的二级目标是：（1）减少摩擦，例如优化曲轴传动方案（滑动面、轴承）（2）减轻重量（结构轻化、材料）（3）提高发动机刚度（提高柴油机尖峰压力）（4）减小发动机体积（改进构造形式、使用更好的材料）（5）采用更有效的尾气处理系统（6）改进燃烧方法（汽油直喷、柴油调匀,使用天然气）（7）提高变更性（阀动装置、压缩比）（8）减小尺寸，尤其是汽油发动机（使用更好的材料）蠕墨铸铁与合金灰口铁：由于发动机负荷的增加开始超过了普通灰口铁（GJL250）可承受的强度，一些铸造业及汽车制造业为增加抗拉强度就设法向普通灰口铁中加些合金元素和硬化剂，例如铬、镍、铜、锡和钼等。
为了进一步增加强度，完全满足最小抗拉强度为300MPa的要求（GJL300），有些标准还降低碳含量，由3.2%到3.0%，以缩小片状石墨的尺寸，降低铸件开裂的风险。
虽然加入硬化合金和降低碳含量可增加10~20%的力学性能，但同时也丧失了普通灰口铁的优点：良好的可铸性，良好的热传导性，良好的可机械加工性和便宜的制造成本。
含Ni20%~36%的高镍奥氏体球墨铸铁是一种从室温至高温均为稳定的奥氏体基体的高合金铸铁，与中硅（Si4.0%~6.0%）球墨铸铁、中铝中硅球墨铸铁及高铬、高铝铸铁相比较，其突出的优点是常温韧性好，高温力学性能佳，抗变形能力强同高Ni-Cr耐热钢相比，则铸造性能好，抗渗碳和抗热冲能力强，且机械加工性能优异，是一种优良的耐热材料。
高镍铸铁是一种很有发展前途的材料，它具有良好的综台机械性能与工艺性能，在塑性、抗蚀、抗氧化、耐热、抗裂、减振等方面，是其他材料不可比拟的。
高镍铸铁是1925~1930年美国首先研制成功的，但直到60年代这种材料还鲜为人知。
1970年以后这种铸铁的生产应用不断发展，美国产量最高，1978年为2.3万吨，第二位是联邦德国，而且后者的年产量在以3～4年翻一番的速度发展。
高镍奥氏体铸铁虽然含有大量的镍和其他贵重金属，但因采用这种铸铁可节省能源和材料消耗，提高铸件合格率，反而能降低成本，所以目前越来越多的厂家着手开发高镍奥氏体铸铁。
目前，这种铸铁的生产工艺日趋完善，零件质量和可靠性不断提高，应用越来越广，已列入许多国家和国际标准化组织的标准（ISO2692）[4]。
高镍球铁具有良好的耐蚀性、抗高温性；所以高镍球铁的工业应用很广泛：1）由于它的良好的抗蚀性，这种材料常用于输送泵、增压泵的泵体、壳体、叶片、阀门和阀体及机械用缸体、齿轮（尤其是高压下工作的具有腐蚀性液体、气体相接触的场合）；2）由于具有耐高温性，故可用于制造电热板、炉栅，以及汽车用增压器和排气管等零件；3）利用镍基铸铁的无磁性，可用于消磁零件，如发电机及其他电子产品的零件中。
本课题以高镍奥氏体蠕墨铸铁为研究对象，研究在蠕墨铸铁的前提下，不同蠕化剂对材料的组织及力学性能的影响规律和高镍奥氏体蠕铁与普通合金蠕铁的差别，为今后的研究提供有效的实验依据。