厚大斷面球墨鑄鐵凝固理論與控制技術(shù)

目錄
前言
第1章　概論1
1.1　厚大斷面球墨鑄鐵凝固理論研究的重要意義1
1.2　核電及核乏燃料儲(chǔ)運(yùn)容器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2
1.3　厚大斷面球墨鑄鐵件的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀4
1.4　厚大斷面球墨鑄鐵件物理模擬試驗(yàn)的研究現(xiàn)狀6
1.5　厚大斷面球墨鑄鐵件存在的主要問題及研究現(xiàn)狀8
1.5.1　球化衰退8
1.5.2　石墨漂浮12
1.5.3　成分偏析和晶間碳化物13
1.5.4　球狀石墨粗大13
1.6　厚大斷面球墨鑄鐵的鐵水冶金質(zhì)量控制14
1.6.1　精選原材料14
1.6.2　對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫、脫氧精煉15
1.6.3　嚴(yán)格控制鐵水的化學(xué)成分17
1.6.4　采取適宜的球化孕育處理工藝17
1.7　球墨鑄鐵強(qiáng)制冷卻技術(shù)研究現(xiàn)狀19
第2章　厚大斷面球墨鑄鐵凝固過程的物理模擬裝置及模擬方法20
2.1　鐵水液態(tài)等溫保持試驗(yàn)20
2.2　物理模擬試驗(yàn)21
2.2.1　模擬原理21
2.2.2　物理模擬裝置的設(shè)計(jì)23
2.2.3　溫度檢測31
2.3　物理模擬及精度分析32
2.3.1　實(shí)驗(yàn)室小型模擬32
2.3.2　生產(chǎn)模擬34
第3章　厚大斷面球墨鑄鐵的球化衰退機(jī)理37
3.1　鐵水長期連續(xù)測氧探頭的研制37
3.1.1　固態(tài)電解質(zhì)濃差電池工作原理38
3.1.2　鐵水長期連續(xù)測氧探頭的結(jié)構(gòu)41
3.2　厚大斷面球墨鑄鐵球化衰退機(jī)理研究42
3.2.1　球化劑種類及含量變化的試驗(yàn)42
3.2.2　球化及反球化元素含量變化的試驗(yàn)43
3.2.3　稀土分離試驗(yàn)44
3.3　球化劑種類及含量對(duì)球化衰退的影響45
3.3.1　Y-Mg-Si球化劑對(duì)球化衰退的影響45
3.3.2　Ce-Mg-Si球化劑對(duì)球化衰退的影響47
3.3.3　Mg-Si球化劑對(duì)球化衰退的影響50
3.3.4　不同球化劑抗球化衰退性能的比較50
3.3.5　RE存在狀態(tài)對(duì)球化衰退的影響53
3.3.6　混合稀土球化劑的抗球化衰退性能55
3.4　球化及反球化元素與球化衰退的關(guān)系56
3.4.1　等溫保持過程中元素的變化規(guī)律56
3.4.2　連續(xù)冷卻過程中元素的變化規(guī)律65
第4章　厚大斷面球墨鑄鐵強(qiáng)制冷卻技術(shù)73
4.1　強(qiáng)制冷卻方案的選擇73
4.2　強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)的初步確定75
4.2.1　外冷鐵的確定75
4.2.2　芯子部分冷鐵的確定78
4.3　強(qiáng)制冷卻工藝的計(jì)算機(jī)模擬82
4.3.1　噴霧冷卻可行性的計(jì)算機(jī)模擬83
4.3.2　水冷可行性的計(jì)算機(jī)模擬85
4.3.3　填砂層厚度對(duì)溫度場的影響88
4.3.4　石墨厚度對(duì)溫度場的影響91
4.4　強(qiáng)制冷卻工藝的物理模擬驗(yàn)證93
4.4.1　模擬試塊的性能要求93
4.4.2　鑄型工藝的制定94
4.4.3　強(qiáng)制冷卻裝置95
4.4.4　熔鑄工藝95
4.4.5　模擬試塊強(qiáng)制冷卻效果分析96
4.4.6　模擬鑄件組織性能分析98
第5章　鐵水噴粉脫硫凈化技術(shù)與實(shí)踐101
5.1　鐵水噴粉脫硫凈化方法101
5.1.1　噴粉設(shè)備及工藝參數(shù)的確定101
5.1.2　脫硫劑的選擇102
5.1.3　脫硫試驗(yàn)103
5.2　鐵水噴粉凈化試驗(yàn)結(jié)果及分析104
5.2.1　脫硫劑種類及加入量對(duì)脫硫率的影響104
5.2.2　球墨鑄鐵原鐵水噴粉脫硫、脫氧效果106
5.2.3　噴粉脫硫與其他脫硫方法的對(duì)比研究107
5.3　2/7鑄件生產(chǎn)驗(yàn)證結(jié)果分析108
5.3.1　宏觀檢驗(yàn)108
5.3.2　鑄件凝固時(shí)間108
5.3.3　鑄態(tài)成分、組織及常溫性能108
5.3.4　熱處理組織及性能111
第6章　冷卻速度對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵組織和性能的影響113
6.1　冷卻速度對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵組織和性能影響的研究方案113
6.2　兩種工藝下凝固曲線分析116
6.3　兩種冷卻工藝對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵微觀組織的影響117
6.4　兩種冷卻工藝對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵常規(guī)力學(xué)性能的影響119
6.5　兩種冷卻工藝對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵斷裂韌性的影響120
6.6　斷口分析121
6.6.1　沖擊斷口分析121
6.6.2　斷裂韌性斷口分析123
第7章　Si、Bi、Mn和輕重稀土球化劑對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵組織和性能的影響126
7.1　Si對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵組織和性能的影響126
7.1.1　凝固曲線分析126
7.1.2　Si對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵微觀組織的影響127
7.1.3　Si對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵力學(xué)性能的影響129
7.1.4　Si對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵斷口的影響131
7.2　微量元素Bi對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵組織和性能的影響134
7.2.1　Bi對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵微觀組織的影響134
7.2.2　Bi對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵力學(xué)性能的影響137
7.2.3　Bi對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵斷口的影響139
7.3　輕重稀土球化劑對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵組織和性能的影響143
7.3.1　輕重稀土球化劑對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵微觀組織的影響143
7.3.2　輕重稀土球化劑對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵力學(xué)性能的影響145
7.3.3　輕重稀土球化劑對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵斷口的影響147
7.4　Mn對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵組織和性能的影響150
7.4.1　Mn對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵石墨形態(tài)的影響151
7.4.2　Mn對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵微觀組織的影響154
7.4.3　Mn對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵常規(guī)力學(xué)性能的影響157
7.4.4　Mn對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵斷裂韌性的影響159
7.4.5　Mn對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵斷口的影響161
7.5　石墨形態(tài)對(duì)厚大斷面球墨鑄鐵斷裂韌性的影響165
7.6　厚大斷面球墨鑄鐵斷裂韌性與常規(guī)力學(xué)性能的關(guān)系166
第8章　厚大斷面球墨鑄鐵斷裂的微觀機(jī)理169
8.1　厚大斷面球墨鑄鐵中蠕蟲狀石墨對(duì)斷裂過程的影響及其微觀機(jī)理169
8.2　厚大斷面球墨鑄鐵中團(tuán)絮狀石墨對(duì)斷裂過程的影響及其微觀機(jī)理171
8.3　厚大斷面球墨鑄鐵中球狀石墨對(duì)斷裂過程的影響及其微觀機(jī)理173
8.4　厚大斷面球墨鑄鐵中不同基體組織對(duì)斷裂過程的影響及其微觀機(jī)理175
8.5　厚大斷面球墨鑄鐵的斷裂機(jī)理177
8.5.1　厚大斷面球墨鑄鐵石墨形態(tài)與裂紋萌生及擴(kuò)展關(guān)系模型177
8.5.2　厚大斷面球墨鑄鐵基體組織與裂紋萌生及擴(kuò)展關(guān)系模型181
參考文獻(xiàn)183