离心铸造不锈钢-高铬铸铁复合管热处理工艺研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

高铬铸铁是一种性能优良的抗磨材料，既具有极佳的耐磨性能，又有一定的强度和韧性，在冶金、建材、电力、煤炭等行业得到广泛的应用。对高铬铸铁耐磨性能起主要作用的合金元素是铬和碳，一般碳含量(质量分数)在2．0％～3．5％之间，铬含量(质量分数)在13％～36％之间。高铬铸铁的成分范围较宽，目前用的最多的是亚共晶成分高铬铸铁，铬含量大多在13％～18％，只有在特殊情况下(耐热、耐蚀铸件)，才达到25％以上同。高铬白口铸铁的韧性虽然优于其他白口铸铁，但在实际应用中仍易于破碎，且材料成本较高，限制了它的应用推广用。离心铸造不锈钢不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损,具有耐腐蚀、增强强度、钢材变形不易破裂和环保性能,不易锈蚀。适用于恶劣环境，抗冲击性好，可以有效地保证管件的外形完整。采用离心铸造法制备的不锈钢一高铬铸铁复合输送管集合了两种金属的性能优点，已逐步取代传统的单层管，用于水泥混凝土泵车等极其恶劣的环境。

目前缸套生产工艺主要是热镶装复合。即先后离心铸造出不锈钢外套、高铬铸铁内套，机械加工(高铬铸铁需先退火)至规定尺寸后淬火回火处理。内外套加工处理之后，再将外套加热镶装，最后整体加工。工艺过程繁琐，对人力、物力和能源都造成了极大的浪费。而双金属复合铸造工艺(即将两种不同成分、性能的铸造合金分别熔化后，按特定的浇注方式或使用特定的浇注系统，先后浇入同一铸型内凝固成型)可以显著减少机加工步骤及加工量。两种金属(尤其是高铬铸铁)的用量也有很大程度的降低，从而可以降低产品成本。因此利用双金属复合铸造工艺取代镶铸工艺可以创造很大的经济效益。

由于两种金属存在热膨胀系数等物理参数的差异。在浇注及热处理时都有温度的变化。由此导致金属的多次膨胀收缩．很容易在结合带附近出现裂纹甚至断裂。另外．浇注不锈钢后浇注高铬铸铁，必然会发生cr元素由高铬铸铁层向不锈钢层的扩散。cr元素对不锈钢铸造成型有以下不利影响：①容易生成夹杂物，生成氧化膜，使钢液变稠，降低流动性；②增加体积收缩量，增大缩孔倾向；③减小导热性，增大热裂倾向。采用离心铸造制备双金属复合管工艺的关键是两种合金液体的浇注间隔时间。间隔时间过短，铁液容易与钢液混流，不能形成规则稳定的过渡层；问隔时间太长，两层金属结合不牢固，也更容易形成夹杂、气孔等缺陷。

2. 研究的基本内容与方案

热处理工艺的选择

直接加热至奥氏体化温度后淬火。二者的结合面处出现了裂纹。这主要是由于两种金属热膨胀系数不同．在升温膨胀时界面附近金属膨胀速率和比率都有一定差异．出炉快速冷却时它们的收缩速度和比率也不一样。于是造成结合面处得不到稳定的组织，甚至出现裂纹。因此，选择合适的升温方式是热处理工艺的关键。

3. 研究计划与安排

第1－3周 查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－5周 试样准备与加工

第6-10周 试样研究

4. 参考文献（12篇以上）

[1] j liu，j han，f zhou.heat treatment process of bimetallic clad pipe made of carbon steelq235/high chromium cast iron by centrifugal casting[j]. heat treatment of metals,2012,37(7):22-21