如何保持耐磨鋼板優(yōu)良鑄造性能的同時(shí)，不斷提高其綜合力學(xué)性能，擴(kuò)大其使用范圍，始終是材料工作者面臨的課題。 本課題從耐磨鋼板強(qiáng)韌化理論出發(fā)，通過添加耐磨鋼板合金元素進(jìn)行成分優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用正交試驗(yàn)法對耐磨鋼板中Ti、Cd、Zn含量及Sb變質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究。
所以在不影響耐磨鋼板強(qiáng)韌化的同時(shí),研究如何提高其在高溫下長期服役的尺寸穩(wěn)定性,建立材料性能數(shù)據(jù)庫具有理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文以ZL107為研究對象。首先,向其加入不同含量的耐磨鋼板。研究不同稀土含量對合金組織和性能的影響,然后,對變質(zhì)后的耐磨鋼板以及未變質(zhì)的耐磨鋼板進(jìn)行不同的熱處理,研究不同熱處理對合金組織和性能的影響。
對鑄態(tài)和經(jīng)過不同熱處理的不同Y含量的耐磨鋼板進(jìn)行尺寸穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn),觀察耐磨鋼板在不同的熱暴露溫度下不同時(shí)間時(shí)的熱增長,探討稀土Y和熱處理對耐磨鋼板尺寸穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明,稀土含量為0.1%時(shí),通過T6熱處理(495℃×8小時(shí)+190℃×5小時(shí))的合金可以得到最為理想的力學(xué)性能。通過T7熱處理(495℃×8小時(shí)+260℃×4小時(shí))的合金可以得到最為理想的尺寸穩(wěn)定性,但力學(xué)性能不佳。
耐磨鋼板由于其良好的鑄造性能成為鋁合金中使用較多、應(yīng)用范圍較廣的一種合金系，其中耐磨鋼板除了具有良好的鑄造性能之外，還具有較好的氣密性等綜合性能，因而成為工業(yè)應(yīng)用較廣的合金之一。由于普通耐磨鋼板的力學(xué)性能較差，尤其是韌性較差，無法滿足某些性能要求較高的零部件的需求，因而限制了該耐磨鋼板在鑄件上的應(yīng)用范圍。
耐磨鋼板試驗(yàn)中采取不同的熱處理工藝，并根據(jù)力學(xué)性能測試和正交試驗(yàn)結(jié)果，考察合金元素加入量、變質(zhì)劑加入量和熱處理工藝對耐磨鋼板性能的影響并得出最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，本文還考察了Na變質(zhì)與Sb變質(zhì)的區(qū)別及合金元素Ag的加入對耐磨鋼板性能的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后的合金成分(wt％)為：在ZL107的基礎(chǔ)上添加0.116％Ti，0.116％Cd，0.043％Mg，0.916％Zn；優(yōu)化變質(zhì)劑為：采用占爐料質(zhì)量2.5％的三元Na鹽(25％NaF+62％NaCl+13％KCl)變質(zhì)劑。