大功率船用柴油機(jī)活塞環(huán)材料組織與性能的研究.pdf

1、船舶工業(yè)是海軍艦船裝備的保障，也是國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，而活塞環(huán)則是船舶柴油機(jī)燃燒室中的一個(gè)關(guān)鍵零件，其性能的好壞直接影響了這些機(jī)器的工作效率及工作質(zhì)量。目前我國僅能生產(chǎn)少量技術(shù)含量不高的活塞環(huán)材料，一些先進(jìn)二沖程船用B＆W柴油機(jī)，所用的活塞環(huán)材料均為國外進(jìn)口，隨著國內(nèi)船舶行業(yè)發(fā)展勢頭的快速進(jìn)步，船用柴油機(jī)的產(chǎn)量也逐年加大，進(jìn)口成本越來越高，所以開發(fā)試制國外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的大功率船用柴油機(jī)活塞環(huán)材料具有一定的實(shí)用價(jià)值。

2、本課題在分析研究國外進(jìn)口活塞環(huán)材料組織與性能的基礎(chǔ)上，研制了兩種特種鑄鐵活塞環(huán)材料。經(jīng)分析可知，兩種國外進(jìn)口活塞環(huán)材料均為合金鑄鐵，其中合金灰鑄鐵活塞環(huán)材料的片狀石墨較粗、長，基體組織為98％的珠光體、少量鐵素體及磷共晶，力學(xué)性能中以彈性模量較為突出，達(dá)158 Kn/mm2；合金蠕墨鑄鐵活塞環(huán)材料的石墨形態(tài)為95％以上的蠕蟲狀及少量團(tuán)狀，基體組織為珠光體、少量鐵素體及磷共晶，力學(xué)性能介于國內(nèi)的灰鑄鐵材料與球墨鑄鐵材料之間。 在研

3、制合金灰鑄鐵材料時(shí)，從石墨的形核規(guī)律出發(fā)，推斷出硅的含量在石墨初期形核期間起較大作用，所以通過改變孕育劑（75FeSi）的含量及鑄件的壁厚以達(dá)到改變石墨形態(tài)及分布的目的。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，孕育劑含量越多，片狀石墨的數(shù)量越多；鑄件壁厚越厚，片狀石墨越粗、長。當(dāng)孕育劑含量為0.2％，鑄件壁厚為30mm時(shí)，石墨呈ⅠA型4級，基體為98％的珠光體、少量鐵素體及磷共晶。經(jīng)過680℃的退火熱處理后，鑄件抗拉強(qiáng)度為375N/mm2，楊氏模量為126 Kn/

4、mm2，抗彎強(qiáng)度為580 N/mm2，布氏硬度為224 HBW10/3000。 在研制合金蠕墨鑄鐵材料時(shí)，從蠕蟲狀石墨的成形原理出發(fā)，推斷出球化元素稀土及鎂對石墨形態(tài)起決定性作用，并從蠕蟲狀石墨的表面形態(tài)、石墨的生長方向等，推斷出蠕墨鑄鐵的基體有著強(qiáng)烈形成鐵素體的傾向。實(shí)驗(yàn)證明，蠕蟲狀石墨的成形原理，對本實(shí)驗(yàn)有顯著指導(dǎo)意義。通過選擇不同種類及不同含量的蠕化劑來處理鐵水，可知試驗(yàn)的三種蠕化劑中以3＃蠕化劑效果最佳，在其它工藝條件控