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上 半 月 出版 C a s t i n g F o r g i n g We l d i n g, 金 属铸 锻焊 技术 3 讨 论 Z n 一 2 5 A1 2 5 S i 合金 由于合适的 Al 和 S i 含量使 它具有较高 的抗拉强度和硬度 , 室温抗拉强度 c r h 为 3 5 1 MP a ,硬度 为 1 4 2 H B。但其 合金 组 织 中 晶粒粗 大 ,在加 入 0 4 wt 1 2 w t 左 右 的 Gd后 , 由于稀 土 的变质细化作 用 ,其组织 晶粒 变得细小 。根据 h a l l p e t c h关 系 式 ( o - = o - 0 + k d ) , 晶 粒 尺 寸 d细 化 变 小会使合金强度得到提高: 室温抗拉强度 达 4 0 0 MP a , 硬 度达 1 6 l HB。 当 Gd含量 进 一 步提 高 , 硬脆 的第二相变得粗大又会给合金性 能带来不 良影响 从 而使 合 金 力 学 性 能有 所 下 降 ,但 是 要 比不 加 Gd 时 的性 能好 。 添 加稀 土后 合金 组 织细 化 , 晶界 总 面积 增加 ,晶界 前单位面积塞积 的位错数减少 , 对裂纹 扩展阻力增加 , 从这个意义上讲 , 有助于高温时硬度 和抗拉强度的提高 4 _ 。 稀 土 G d的 熔 点 为 l 3 l 2 , 远 高 于 Z n 。 2 5 Al 一 2 5 S i 合金 的熔 化温度 。其 自扩散系数 小 , 能 阻碍原子 扩散 , 提高 原子 间 的结 合 力 。稀土 Gd在合 金 中是表 面活性元素, 聚集在相界 , 能够降低晶界能和相界能 , 提高界面的结合力, 降低蠕变过程中裂纹和形核的扩 展速率。这些均可有效地提高合金的高温性能四 。 稀 土 G d的原 子半 径 为 1 8 0 n m,与锌 的原子 半 径相 差较 大 。因 而, 只 能形 成 固溶 度很 小 的 固溶体 。 随 稀土 加 人 量 的增 加 稀 土元 素 和 A 1 、 Z n 等 形 成 硬 度 和热 硬性 较 高 的复 杂成 分 化合 物 ,分 布 于 晶界 和 枝 晶问 , 有 效 地 阻碍 了基 体变 形 和 晶界移 动 , 从而 明 显地提高 了合金的高温性能 【q 。此外 , 从 图 2中可以 看出, 稀土化合物呈细粒状分布于品界, 填补 了晶粒 间的空穴 , 这也助于性能的提高。 4 结 论 ( 1 )在 Z n 一 2 5 A1 2 5 S i 合金 中加入 微量的稀土 G d能 有 效地 改善 合 金 的铸 态 组 织 ,使合 金 晶粒 细 化。其 中以 Gd加入量为 0 8 w t 时细化效果最好 。 ( 2 )Gd的加入提高 了 Z n 2 5 A1 2 5 S i 合金 的室 温 及 高温抗 拉 强度 和硬 度 。 G d加 人 量为 O 8 w t 时 , 室 温 、 1 0 0和 l 8 0 时 的抗 拉 强度 与不 加 G d相 比 分 别 提 高 了 1 3 9 , 3 7 7 和 4 5 6 ,硬 度 分别 提 高 了 1 3 4 7 6 9 和 7 8 2 参 考文 献 : 1 】 马大观 铸造锌铝合 金 - Z n AI新系列 , 机械工程 材料 , 1 9 8 1 , ( 4 ) : 3 7 3 9 ( 2 李安 铭 硅 、 锰 合金 化耐磨 锌合 金 的研究 J 热加工 工 艺 , 1 9 9 7 , ( 4 ) : 4 8 4 9 3 We i Ai l i , S o n g We i , L i a n g We i E ff e c t s o f t h e mo r p h o l o g y o f s i l i c o n p h a s e o n t h e p r o p e r t i e s o f z i n c b a s e d c o mp o s i t e s J Ma t e ri a l s S c i e n c e F o r u m, 2 0 0 7 , ( 5 6 1 - 5 6 5 ) : 6 9 3 - 6 9 5 张国英 , 刘 春明 , 魏丹 , 等 稀土在铸造锌 铝合金 Z A2 7变质中 的作用 机理研究 J 】 沈阳师 范大学学 报( 自然科 学版) , 2 0 0 6 , ( 7 ) : 2 8 3 2 8 5 5 张振 国 , 汤峰 , 刘英 稀土对 Z n AI 一 2 7高 温性能及组织 的影响 J 】 热加工工艺 , 2 0 0 5 , ( 7 ) : 2 O - 2 1 6 彭 日升 , 刘 杰 , 刘智 勇 , 等稀土变 质 Z A- 2 7合金 的组织 和性 能 J 】 热加工工艺, 1 9 9 2 , ( 2 ) : 3 7 3 8 田 ( 上接第 3 0页) 及钼 , 这些强碳化合物可 以增强 回火 马 氏体 的稳定 性 , 推迟 马氏体 的 分解 。 随 着 回火 温度 的升高 , 合金元素扩散能力增强 , 形成合金碳化物析 出 。 伴 随着 马 氏体 的分解 和碳 化 物 的析 出和 长大 , 强 化效果下降 , 致使基体 的硬度下降。 3 结 论 ( 1 )在 本试 验 中 , 9 7 0 保 温 4 h淬火 后 2 0 0 回火 , 高铬铸铁的硬度值最高 , 为6 2 8 HR C。 ( 2 )随 着 淬火 温 度 的升 高 和 保 温 时 间 的延 长 , 奥 氏体 中 的碳含量 增 加 ,转 变成 的马 氏体 中的含 碳 量也增加 基体硬度提高。淬火温度过高或保温时 间过长 , 奥氏体 中的碳含量过高 , 。 点降低 , 残余奥 氏体增加 , 高铬铸铁的硬度降低。 ( 3 )回火 温度 的 升高 ,加 速 了马 氏体 的分 解 和 碳化物的析出。 马氏体硬度下降 , 导致高铬铸铁的硬 度值 下 降 。 参 考文 献 : 1 刘海娟 一种新 型高铬铸铁 磨球的研制 与应用 J J 机械工程 与 自动化 , 2 0 0 6 , ( 6 ) : 1 6 0 1 6 2 2 】 孙 志平 , 沈保罗 , 高升吉 , 等高铬白 15 1 铸铁耐磨性和显微组织 的关系f J 】 金属热处理 , 2 0 0 5 , 3 0 ( 7 ) : 6 0 6 4 3 马状 , 徐瑞 , 赵越超 , 等高铬铸铁的热处理与二次硬化 J 阜 新矿业 学院学报( 自然科学 版) 1 9 9 7 , 1 6 ( 6 ) : 7 1 0 7 1 3 4 】 燕 来生热处理工 艺对高铬铸铁组织 和性 能的影响 内蒙 古工业 大学学 报2 0 0 5, 2 4 ( 3 ) : 2 0 1 2 0 3 5 F o r g i n g W D Me t a l s H a n d b o o k M】 AS M : 1 9 7 3 【 6 】D o g a n 0 N, Ha wk J A,L a i r d G S o l i d i fi c a t i o n s t r u c t u r e a n d a b r a s i o n r e s i s t a n c e o f h i g h c h r o mi u m w h i t e i r o n s J 】 Me t a l l u r - g i c a l a n d M a t e r i a l Tr a ns 1 9 9 7, 2 8 A : 1 3I 5 - 1 3 2 8 7 刘 俊友 , 刘 杰冷却方式对铬锰铜合金 白口铸铁耐磨 性的影响 【 J 热加工工艺 , 2 0 0 7 , ( 1 3 ) : 1 3 1 5 8 】T o mi m Y, Mo r i o k a K E ff e c t o f mi c r o s t ruc tur e o n t r a n s f o r ma - t i o n i n d u c e d p l a s t i c i t y o f s i l i c o n c o n t a i n in g l o w a l l o y s t e e l J Ma t e r i a i s c h a r a c t e r i z a t i 0 n , 1 9 9 7 , 3 8 : 2 4 3 2 5 0 母 热加 工 X - 艺2 0 1 0年 第 3 9卷 第 0 9期
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