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研究生: 盧彥富
論文名稱: 薄壁球狀石墨鑄鐵之研發
Research on the Production of Thin-Wall Ductile Iron Castings
指導教授: 邱弘興
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工業教育學系
Department of Industrial Education
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 108
中文關鍵詞: 薄壁球墨鑄鐵碳化物
英文關鍵詞: Thin-wall, Ductile iron, Carbide
論文種類: 學術論文
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  • 本研究為設計一階級薄板(2mm、4mm及6mm),來探討製程參數對薄壁球墨鑄鐵件之影響。首先在相同的碳當量(目標值4.8%)下,針對接種劑和球化劑的種類與添加量對不同厚度(2mm、4mm及6mm)的薄壁球墨鑄鐵件組織均勻性之探討。其次,在相同的碳含量(目標值3.9%)下,探討矽含量、接種劑與球化劑之種類及添加量與鑄模塗層等製程參數對於球墨數、球化率、肥粒鐵百分率及碳化物百分率等組織均勻性與抗拉機械性質之影響。
    實驗結果顯示,在較高的碳當量(約4.6%~4.8%)下,以濕砂模可成功製造出2mm厚(70mm×60mm)的低碳化物(5%以下)薄壁球墨鑄鐵件。
    欲獲得較佳組織均勻性及抗拉機械性質之薄壁球墨鑄鐵件,其製程條件為: C.E.值控制為4.66%(3.67%C,2.97%Si)、模穴有上塗層(石墨液)、添加1.0%的 S-70接種劑及1.0%的C.G.球化劑。2mm厚度之鑄件其球墨數可達2673/mm2以上,球化率可達90%。基地肥粒鐵百分率可達76%以上,碳化物百分率低於5%。平均抗拉強度可達
    56 kg/mm2,伸長率為7%。

    The primary purpose of this research was to nvestigated the effects of molten metal processing variables on the stepped thin-wall ( 2, 4 and 6 mm in thickness ) ductile iron castings. First, the carbon equivalent ( 4.8 % ) was controlled, the effects of homogeneous microstructure on the stepped thin-wall ductile iron castings with various inoculants, spheroidizer and their addition amount was investigated. Second, at the same carbon content ( 3.9 % ), to study the effects of processing variables, such as, addition amount of Si, type of inoculants and its addition amount, spheroidizing treatment, solidification cooling rate and mold coating on the microstructure and mechanical properties of the thin-wall ductile iron castings.

    The experimental results show that production of the thin-wall ( 2 mm in thickness ) ductile iron castings with carbide fraction less than 5 % was successful by using green sand mold at higher ( 4.6 % ~ 4.8 % ) carbon equivalent.

    To get thin-wall ductile iron castings with better homogeneous microstructure and mechanical properties, the processing variables are carbon equivalent under 4.66 % ( 3.67 % C, 2.97 % Si ), mold cavity with graphite coating, adding 1.0 % inoculant S-70 and 1.0 % spheroidizer C. G. The nodule count and nodularity of the castings with 2mm thickness can be up to 2673/mm2 and 90%. The ferrite fraction of matrix can be up to over 76 %, the carbide fraction under 5 %, the average ultimate tensile strength up to 56 kg/mm2, and 7 % elongation.

    中文摘要-------------------------------------------Ⅰ 英文摘要-------------------------------------------Ⅱ 總目錄---------------------------------------------Ⅲ 表目錄---------------------------------------------Ⅶ 圖目錄---------------------------------------------Ⅸ 第一章 緒論------------------------------------1 1-1研究背景與動機----------------------------------1 1-2研究目的----------------------------------------2 第二章 文獻回顧--------------------------------3 2-1球墨鑄鐵的發展----------------------------------3 2-2薄壁球墨鑄鐵的製造方法--------------------------5 2-2-1鑄模與鑄造參數-----------------------------5 2-2-2主要合金元素對薄壁球墨鑄鐵的影響-----------8 2-2-3接種與球化處理的方法-----------------------15 2-2-4主要接種與球化合金元素的影響---------------18 2-2-5保持時間與澆鑄溫度的影響-------------------24 2-3薄壁球墨鑄鐵的機械性質--------------------------25 2-3-1抗拉強度與伸長率---------------------------25 2-3-2衝擊值-------------------------------------26 2-4實驗計畫法---田口方法---------------------------26 2-4-1田口方法在工程上的應用---------------------27 2-4-2田口方法對於品質的定義---------------------28 2-4-3品質特性的種類-----------------------------29 2-4-4參數設計-----------------------------------32 2-4-5直交表-------------------------------------33 2-4-6訊躁比-------------------------------------34 2-4-7數據之解析與確認實驗-----------------------34 第三章 實驗方法與步驟--------------------------36 3-1實驗流程----------------------------------------36 3-2實驗儀器與設備----------------------------------38 3-3實驗材料與模型----------------------------------39 3-4流路設計與鑄模製作------------------------------42 3-5實驗配置----------------------------------------44 3-6熔煉過程與接種球化處理--------------------------46 3-7試片製作與測試分析------------------------------49 3-7-1成份分析-----------------------------------49 3-7-2金相試片-------------------------------50 3-7-3金相組織觀察與影像分析---------------------51 3-7-4拉伸試片-----------------------------------52 第四章 實驗結果與討論--------------------------55 4-1薄壁球墨鑄鐵之製程------------------------------55 4-2接種劑對薄壁球墨鑄鐵之影響----------------------58 4-2-1球墨數-------------------------------------58 4-2-2球化率-------------------------------------63 4-2-3基地組織-----------------------------------66 4-3球化劑對薄壁球墨鑄鐵之影響----------------------70 4-3-1球墨數-------------------------------------70 4-3-2球化率-------------------------------------75 4-3-3基地組織-----------------------------------78 4-4厚度效應----------------------------------------81 4-5組織均勻性最佳之製程參數------------------------85 4-6組織均勻性之確認--------------------------------92 4-7最佳均勻性組織之機械性質------------------------96 第五章 結論與未來研究方向----------------------99 5-1結論----------------------------------------99 5-2未來研究方向--------------------------------101 參考文獻-------------------------------------------103 附錄-----------------------------------------------107

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