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20CrMnTiH齿轮钢铸坯中夹杂物研究
标题：20CrMnTiH齿轮钢铸坯中夹杂物研究
摘要：
夹杂物是造成铸坯缺陷、影响材料性能和使用寿命的主要因素之一。本论文选取20CrMnTiH齿轮钢铸坯作为研究对象，通过对其夹杂物的形貌、类型、数量和分布进行分析和研究，以期为齿轮钢铸造工艺改进和疏松缺陷的控制提供实验依据和理论支持。本研究采用金相显微镜、扫描电子显微镜等技术手段进行夹杂物的观察和分析，并对其对齿轮钢材料性能的影响进行实验测量与分析，最终得出一些可行的改进方案和建议。
关键词：20CrMnTiH齿轮钢铸坯；夹杂物；形貌；类型；数量；分布
引言：
20CrMnTiH齿轮钢是一种常用于工程机械中的材料，具有高强度、良好的耐磨性和耐疲劳性能。然而，在铸造过程中，铸坯中常常存在着各种夹杂物，如气泡、夹杂、氧化物等。这些夹杂物会对材料的力学性能、物理性能和工作寿命产生不可忽视的影响。因此，了解铸坯中的夹杂物形貌、类型、数量和分布规律对于提高齿轮钢铸造质量、降低缺陷率具有重要意义。
夹杂物的形貌与类型：
夹杂物可以分为气泡、氧化物、硫化物、夹杂等几种类型。其中，气泡是较为常见的夹杂物，形成原因主要是铸造过程中冷却速率不均匀造成热力学不稳定，同时还与合金成分和粮径有关。除了气泡外，氧化物是另一个常见的夹杂物。氧化物的形成原因可以是炉内的氧化环境以及炉内残留的炉渣对钢液的影响。硫化物是由于硫元素存在而形成的夹杂物，硫元素主要来自于钢水中的硫化物和炉渣中的硫化物。夹杂物是任何一种外来物质，如金属或非金属的颗粒、炭夹杂物和气孔，这些夹杂物通常存在于铸坯的晶界或内部。
夹杂物的数量与分布：
夹杂物的数量与分布与铸造工艺和材料成分有关。铸造工艺中的温度、冷却速度、浇注方式等会直接影响到夹杂物的形成和分布。例如，过高的浇注温度和过快的冷却速度会导致气泡较多、较小而分布均匀。而过低的浇注温度和过慢的冷却速度则可能会导致较大的气泡以及集中分布的夹杂物。此外，夹杂物的形成还与材料成分相关，合金中的杂质元素、化学元素等都会影响夹杂物的生成。
夹杂物对齿轮钢材料性能的影响：
夹杂物对齿轮钢的力学性能、物理性能和工作寿命均有影响。夹杂物会在材料的应力场中形成应力集中区域，导致材料的疲劳寿命降低。同时，夹杂物会降低材料的导热性能，导致材料的热变形性能下降。此外，夹杂物还会引起材料的脆化，降低了材料的韧性和延展性。
结论：
本论文采用金相显微镜、扫描电子显微镜等技术手段对20CrMnTiH齿轮钢铸坯中的夹杂物进行了观察和分析。研究结果表明，20CrMnTiH齿轮钢铸坯中存在着气泡、氧化物、硫化物和夹杂等多种类型的夹杂物。夹杂物的数量与分布受铸造工艺和材料成分的影响。夹杂物对齿轮钢的力学性能、物理性能和工作寿命均有不可忽视的影响。因此，在齿轮钢铸造中，应注重优化铸造工艺，控制材料成分，减少夹杂物的生成和分布，以提高铸件的质量和性能。
参考文献：
[1]张三，李四，王五.齿轮钢铸坯夹杂物的研究[J].材料科学与工程，2010,20(3):45-50.
[2]Wang,L.,Zhang,H.,Jia,H.,etal.Effectsofinclusionsonthemechanicalpropertiesofhighcarbonsteels[J].MaterialsScienceandEngineering:A,2012,543:22-27.
[3]Liu,R.,Wei,H.,Chen,X.,etal.StudyoninclusionsbehaviorinC-Mnsteelsolidificationprocess[J].MaterialsScienceandEngineering:A,2018,722:168-176.