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铬、钒元素对氧化钼球的影响

发布时间：

2022-02-19

氧化钼球墨铸铁具有良好的高温强度、优异的抗氧化性、抗热疲劳性、抗生长性和良好的高温蠕变性能。它越来越广泛地应用于汽车发动机的高温部件，如排气歧管、涡轮壳体等铸件。汽车发动机排气歧管通过法兰与发动机直接连接，收集发动机各缸排出的废气进行排放。

当车辆在道路上启动和停止时，车辆排气歧管的工作状态将经历一个短期的加热和冷却交替过程。同时，排气歧管表面与内腔温差大，会导致热疲劳裂纹。因此，提高氧化钼球墨铸铁的高温热疲劳性能和抗氧化性能对材料的使用寿命具有重要意义。

本文旨在通过添加铬、钒等合金元素改善氧化钼球墨铸铁的组织和力学性能，并通过抗拉强度试验比较各种元素对氧化钼球墨铸铁性能的改善，热疲劳试验和抗氧化试验。结果表明，氧化钼球墨铸铁的显微组织由铁素体基体、球状石墨、富钼碳化物和少量珠光体组成。石墨尺寸均匀，嵌入铁素体基体中，碳化物分布在晶界。添加铬的氧化钼球墨铸铁中珠光体和晶界碳化物含量显著增加，抗拉强度提高8%，硬度提高41%；添加钒的氧化钼球墨铸铁组织明显细化，珠光体含量减少，抗拉强度提高15%，硬度提高7%；铬钒复合添加的氧化钼球墨铸铁组织中珠光体含量趋于减少，晶界碳化物变细，抗拉强度提高9%，硬度值基本不变。

在热疲劳试验过程中，四种氧化钼球铁试样首先发生不同程度的变形；当变形达到一定程度时，试样表面开始形成裂纹；在大的表面上形成裂纹；热疲劳裂纹通常发生在晶界碳化物或消失的球状石墨上；在裂纹扩展过程中，球墨可以改变裂纹扩展方向；裂纹扩展速率随裂纹处氧化程度的增加而增加；在相同的热循环条件下，当出现相同长度的热裂纹时，含铬氧化钼球墨铸铁需要的热循环次数多。

在高温下，四种氧化钼球铁的氧化增重随时间的增加而增加。同时，表层的球形石墨因氧化而消失，在试样表面形成SiO2氧化膜，这将阻碍后续的氧化过程，对提高合金的抗氧化性起到重要作用。含铬氧化钼球铁表面还形成了Cr2O3氧化膜，进一步提高了合金的抗氧化性。在相同的试验条件下，含铬氧化钼球墨铸铁的单位面积增重和氧化皮厚度小，抗氧化性好。

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