论文部分内容阅读
随着现代铁路交通运输向着高速、重载方向发展,机车车辆铸钢件的服役条件越来越恶劣,普通碳钢铸钢已明显不能满足使用要求,正在逐步被低合金钢取代。铸钢材质升级为低合金钢后,传统的砂型铸造工艺在生产中暴露出了一系列问题。为了解决这些问题,本文首次提出采用半固态流变挤压铸造工艺进行机车车辆关键铸钢件的生产,并以机车钩舌通用材质C级钢(ZG25MnCrNiMo)为研究材料,以挤压成形轴箱体、性能样为例,从半固态浆料制备、成形质量的控制、铸件组织与力学性能等方面对该工艺进行了系统的实验与理论研究。采用近液相线保温法制备出了适宜于半固态流变挤压铸造成形的非枝晶组织浆料,并用平均等积圆直径定量分析了非枝晶组织特征,得出了最佳的工艺参数值:保温温度为1508℃,保温时间为15min。在此工艺参数条件下,ZG25MnCrNiMo非枝晶组织的平均等积圆直径为85.4μm。利用最佳工艺参数制备出的半固态浆料,以挤压铸造成形机车车辆铸钢件-轴箱体为例,对ZG25MnCrNiMo低合金钢半固态流变挤压铸造成形质量进行了研究。结果表明:半固态流变挤压成形工艺优势的获得,需要正确的工艺参数来保证。当工艺参数选择不合理时,铸件易出现表面皱皮、冷隔、缩孔、气孔、热裂纹等缺陷。在模具预热温度为400～425℃,冲头拔模斜度为1°,成形比压为100～115MPa,保压时间为5～10s时,挤压出了内、外质量良好的轴箱体铸件。利用自行设计的性能样模具,采用正交实验研究了半固态流变挤压铸造过程中成形比压、保压时间、模具温度对ZG25MnCrNiMo低合金钢组织与抗低温冲击性能的影响规律,优选出了最佳的工艺参数值:成形比压为200MPa、模具温度为400℃、保压时间为15s。在此工艺参数条件下,铸件组织致密、晶粒细小,-50℃时的冲击吸收功达到21.8J,是普通铸造ZG25MnCrNiMo低合金钢的5倍多,且低温冲击断口由一些大小不等的韧窝所组成,表现为韧性断裂。