奥贝球铁ADI调研报告

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含铌奥-贝球铁的组织及耐磨性能研究的开题报告

含铌奥-贝球铁的组织及耐磨性能研究的开题报告

含铌奥-贝球铁的组织及耐磨性能研究的开题报告一、选题背景随着工业化的发展,金属材料的使用范围越来越广,并且对于材料性能的要求也越来越高。

在许多重工业领域,如钢铁、炼油、化工等,高耐磨性材料是至关重要的。

随着科技的进步,进口的高耐磨合金材料在中国市场上价格较高且供应不足。

因此,开发具有高耐磨性能的本土材料是一项非常重要的任务。

奥氏体不锈钢在许多领域广泛应用,因为它拥有优异的焊接性和蠕变性能,并且不易受到腐蚀的影响。

贝氏体奥氏体复合材料由高强度贝氏体组成,可以大大改善普通不锈钢的耐磨性能。

铌是一种在高温下保持良好机械性能的重要元素,可以提高合金的强度和硬度。

因此,设计合成含铌奥-贝球铁材料并研究其组织及耐磨性能具有重要意义。

二、研究内容1. 合成含铌奥-贝球铁材料;2. 研究材料的组织结构,使用显微学和扫描电镜等方法进行表征;3. 测试材料的力学性能和耐磨性能;4. 分析材料组织结构和耐磨性能之间的关系。

三、研究意义1. 开发高性能、低成本的本土材料,满足国内市场需求;2. 研究奥-贝球铁材料的组织和性能关系,对理解其他金属材料的微观结构和耐磨性能有重要意义;3. 可提供用于制造需要高耐磨性材料的工业领域的实际应用价值。

四、预期结果1. 成功合成含铌奥-贝球铁材料;2. 研究材料的组织结构和力学性能,确认该材料的强度、硬度和耐磨性能;3. 确定该材料的最优工艺条件和应用范围;4. 为制造高耐磨性材料提供了新方法和技术。

五、研究方法1. 先进行木模铸造的实验,分析分别加入铌的贝氏体、渗碳体试件的金相组织变化,添加铌对组织结构的深度影响,并分析得到最优的铌贝氏体含量。

2. 分析各类非金属夹杂物在铁熔体中的形成机理,制备含铌奥氏体组织的铜铝合金,利用液态金属中的胶凝效应成功制备含铌夹心奥氏体组织,然后再于铸造过程中将铝硅合金耐热浇注剂输入进来,确保得到铸造件表面含铌奥-贝球铁组织。

3. 研究材料的结构和性能,使用扫描电镜和 X 光衍射对其进行微观和宏观结构表征,使用Rockwell-C硬度计和试验机对其进行力学性能测试。

磨球市场调查报告

磨球市场调查报告

磨球市场调查报告1、奥贝球铁简介奥贝球墨铸铁(austempering ductile iron)是基体组织以上贝氏体为主和残留30%〜40%奥氏体的球墨铸铁(简称球铁);也有叫上贝氏体球铁。

奥贝球铁的研究与应用始于20 世纪70年代初,这种材质的抗拉强度达1600MPa,在抗拉强度达1000MPa,其伸长率可达5%以上,广泛应用于机械制造业以及各种结构件。

与合金钢相比,奥贝球墨铸铁具有显著的经济效益和社会效益。

奥贝球铁具有很高的耐磨性与疲劳强度,同时与其它铸铁以及经过热处理的铸钢和锻钢相比,奥贝球铁的弯曲疲劳强度也较高,其接触疲劳强度比珠光体和铁素体铸铁高,实际上与经过气体氮化或渗碳的锻钢的特性相同。

奥贝球铁的强度超过了微合金钢。

奥贝球铁在喷丸处理过程中,铸铁材料所含的剩余奥氏体会转变成马氏体。

由于在表面形成了具有很高硬度的耐磨层,同时在内部保持了塑性和韧度,以及很高的弯曲疲劳强度。

国外奥贝球铁一般在发动机齿轮、汽车发动机曲轴、柴油发动机支承架零件等方面,表现出高强度、低噪声、低价格等优势。

我国现今在奥贝球铁方面应用的产品,大致分为以下3个方面:(1 )普通抗磨件多用于矿山、建筑、电力、农业等机械上的抗磨零件。

如磨球、衬板、锤头、锤片等。

(2)机械承载构件多用于汽车、拖拉机、铁路车辆、农用车辆、农业机械等产品。

这些构件以前多用锻钢、铸钢、可锻铸铁等材料制造,如汽车上的牵引钩支承座、柴油机的凸轮轴等。

(3)高性能、高精度要求的重要构件主要是高疲劳性能的柴油机曲轴和各类高精度、高性能齿轮等。

这些产品受力复杂、负荷大、对材料性能和成品尺寸精度要求高。

纵观国内外,奥贝球铁经过多年的发展,以其价格成本低(与锻钢比较),比重比钢小,综合力学性能优良(b=800~1400MPa,而伸长率可达5%以上)吸震性和减音性能好,以及抗摩擦磨损性强等诸多优良性能,已经成为机械制造业的主要结构材料,也是21 世纪人们所关注的热点材料和新技术之一。

QTD1050-6奥贝球铁相变动力学研究

QTD1050-6奥贝球铁相变动力学研究

QTD1050-6奥贝球铁相变动力学研究奥贝球墨铸铁(ADI)是以贝氏体为主并有部分残余奥氏体为基体的球墨铸铁,由于ADI的各项性能较高,且其成本相比于球墨铸铁、铸铝、锻钢等价格低廉,具有明显的性能与成本两方面优势,使其应用范围逐渐扩大。

在实际生产过程中,通常根据所需要的组织和性能来合理制定热处理工艺。

本文采用膨胀法并结合金相硬度法研究QTD1050-6奥贝球铁在不同热处理工艺条件下,即在不同的等温温度和不同的冷却速度条件下的相变规律。

在本实验条件下,QTD1050-6奥贝球铁在等温相变过程中,当等温温度在300℃-340℃范围内,组织中铁素体呈细长针状,残余奥氏体分布相对较为均匀;随等温温度的升高,贝氏体的最大转变量先增加后减少,当等温温度达到300℃时,贝氏体最大转变量为85.9%,达到最大值;而当等温温度超过400℃时,组织中贝氏体急剧减少,因此QTD1050-6奥贝球铁的等温淬火温度可以选择在300℃左右;根据绘制出的TTT图发现,不同温度下,贝氏体的孕育期有所差异,等温转变曲线呈“C”型,C曲线的“鼻尖”温度为380℃,表明在此温度下贝氏体的转变速度达到最快。

QTD1050-6奥贝球铁在连续冷却相变过程中,根据温度-膨胀量曲线确定各相转变的开始、转变结束的温度和时间;在不同的冷却速度下,主要发生四种类型的相变,即:先共析铁素体转变、珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。

通过QTD1050-6奥贝球铁CCT曲线图的绘制,得到奥贝球铁的AC3温度为838℃,AC1温度为782℃,马氏体发生转变实际温度211℃;最终得到:QTD1050-6的奥氏体化温度范围为870-890℃,连续冷却热处理过程中,冷却速度应低于14.4℃/s。

结合金相硬度实验,在连续冷却转变过程中,不同的冷却速度下所得到的的组织不同,在制定有关奥贝球铁热处理工艺时,可以根据所需的性能,选择冷却速度,从而获得相应的组织,已达到性能要求。

奥贝球铁(ADI)材料在球磨机上的应用

奥贝球铁(ADI)材料在球磨机上的应用
1 球磨 机 衬板 材 料 的选择

般 球磨 机 衬板 主要 失 效形 式 是 宏 观 断裂 、 形 、 料 磨 损 , 变 磨 以及 磨球
小能 量 多次 冲击 造成 的 局部 缺损 。因 此 , 磨 机 衬 板 制 造 材 料 应 有很 高 的 球 耐磨 性 和一 定 的抗 冲击 能力 。 由 于奥 贝球 铁化 学 成分 和热 处 理工 艺 的不 同 , 硬度 、 其 抗拉 强 度和 抗 冲
3 热 处 理 工 艺
图 1所 示 为 热 处 理 工 艺 : 氏 奥
体化 在 台 车 箱 式 炉 中 进 行 , 温 淬 等 火在 带 有强 力 机械 搅 拌 和强 制 风 冷 的盐 浴 炉 中进行 。为 使 同一 炉 产 品 不至 于 因进 出 盐浴 炉 先后 顺 序 差 别 而影 响 配 件 的 热 处 理 质 量 , 以 采 所 用专 用 工具 实 现整 炉 产 品 同时 入 炉
球磨 机 是冶 金磨 矿 、 泥 、 电 等行 业用 得 最多 的 粉磨设 备 。据权 威部 水 发 门统计 , 国 每年 在球 磨 机 上 消 耗 的 钢 铁 达 数 百 吨 。长 期 以来 , 磨 机衬 我 球 板 、 球等 易 耗件 主要 使 用锰 系 、 系金 属作 为 制作 材 料 , 磨 铬 寿命 较 短 , 机 检 停 修频 繁 , 重 影响 了生 产 。奥贝 球 铁作 为 我 国新 型耐 磨 材料 , 严 具有 优 良的 力 学 和铸 造性 能 , 良好 的耐 磨性 和抗 冲击 疲 劳 性 能 , 生产 成 本 较 低 , 延 长 且 对 球磨 机 检修 周期 , 节能 降 耗 , 高生 产率 , 提 起到 了 积极 的推 动 作用 。
技 术 讲 座
铁道机 车车辆工人 第 1 2 1 年 ( 0 0 0 0 2 0 10 0 2 2 1 ) 1— 0 8— 2

贝氏体球铁——精选推荐

贝氏体球铁——精选推荐

贝氏体球铁的研究现状与展望时间:2008-10-07贝氏体球墨铸铁,由于具有优异的综合力学性能,被誉为近30年来铸铁冶金方面的重大成就之一,被越来越广泛地应用于各工业部门。

本文综合介绍贝氏体球铁的研究和发展概况及其主要生产方法,旨在推动我国贝氏体球铁的研究和应用。

1 贝氏体球铁的产生、发展与应用贝氏体球铁主要分为两大类:一类是以奥氏体+贝氏体为基体组织的贝氏体球铁,称为奥贝球铁(Austempered Ductile Iron),简称ADI。

这种材料具有较高的强度高同时具有一定的耐磨性。

另一类是以贝氏体+少量碳化物为基体组织的贝氏体球铁,称为贝氏体球铁(Bainite Ductile Iron),简称BDI。

这种材料具有很好的耐磨性,同时具有一定的强度和韧性。

1949年W.W.Braidwood就曾预言,针状组织(贝氏体)铸铁可能是机械性能最好的铸铁。

随后,美国国际收割机公司于1952年曾用这种球铁代替铸造高锰钢生产军用履带。

但在此后的20年间,由于这种材料的需要有限,在工业生产中很少应用,致使它的发展基本上处于停滞状态。

直至60年代末70年代初,国际上才重新开始这种材料的研究, 1977年M.Johansson宣布芬兰Kymi-kymmene公司所属的Karkkila铸造厂开发了一种使用性能优异的新型球铁,即奥氏体-贝氏体球墨铸铁,并在美、英、法、加等13个国家申请了专利。

这一报导引起了广泛重视,各国从不同角度进行了规模巨大的研究工作。

目前生产贝氏体球铁的方法已由过去的等温淬火单一方法发展到连续冷却淬火和合金化铸态等多种方法。

我国是最早研究和应用贝氏体球铁的国家之一,一些高等院校和科研单位相继研制成功这种新材质并将其应用于生产实践。

贝氏体球铁优异的综合力学性使其具有非常广泛的用途,如用在耐磨、耐冲击、高强度、高韧性和耐疲劳的场合。

在大齿轮方面,贝氏体球铁甚至可以完全代替渗碳钢,在某些条件下比渗碳钢作用更好。

低合金奥贝球铁的试验研究

低合金奥贝球铁的试验研究
V o1 5 N O. .1 2
低 合 金 奥 贝 球 铁 的 试 验 研 究
刘 仙 山 王 从 祥 李 颖 。 , ,
(. 汉 理工大学 材料学院 , 北 武 汉 1武 湖 4 0 7 ;. 堰 职 业 技 术 学 院 机 电工 程 系 . 北 十堰 3 002十 湖 420 ) 4 0 0
料 , 国外 和 国 内都 采取 加 入大 量 的铜 ( u 和镍 ( ) 金 , 格 限制锰 f ) C ) Ni合 严 Mn 含量 ( o 3 ) 方法 , 如波 < . 的 例
兰 铸 造研 究 所 的 Ad m o lk 所 要 求 的球 铁 化 学 成分 为 :3 5 C,2 6 5 i 0 2 Mn,. 6 P, a K was i .4 . 5/ , . 6/ 9S 9 5 00
体化 和等 温 淬 火均 在 盐 浴炉 中进行 , 氏体 化 温度 为 8 0 9 0 C, 间 为 9 mi , 温 淬火 温 度 为 3 o 奥 7 1 时 0 n等 6 ~
3 0C, 间 分 别 为 6 mi 、0 n 1 0 n 8 时 0 n 9 mi 、 2 mi 。
3 试 验 结 果 及 分 析
l 引 言
奥 贝球 铁 ( ADI是 综 合性 能 优 异 的新 型工 程 材料 , 仅具 有 高 强度 , 的塑 、 性 和 高 的耐 磨性 , 有 ) 不 高 韧 还
很 好 的弯 曲疲 劳 强度 和 接触 疲 劳强 度 。 2 自 O世 纪 O年 代 出现 以来 , 起 了世 界 范 围 内工程 技 术界 的高 度 引 重 视 。 O年代 以后 更 是得 到迅 速 发 展 , 成功 地应 用 到生 产实 践 中 。 了得 到 性能 优 异 稳定 的奥 贝球铁 材 7 被 为

奥贝球铁工艺性能分析

奥贝球铁工艺性能分析

奥贝球铁工艺性能分析由于等温淬火球铁(ADI)优越可靠的静力学和动力学性能,以及降噪音的独特优势和兼具低成本的吸引力,使其在汽车、机械、建材、铁路、农机、军工、冶金、矿山等机械发挥着越来越重要的作用。

近年来,欧美发达国家的各类等淬球铁件产量正以每年15%的速度飞速增长,并且随着研究的不断深入,应用领域不断扩大,被称为“21世纪最具发展前景的金属材料”。

ADI高的强度/重量比是十分吸引人的,在合适的设计下,用ADI代替铝件可使零件重量相等或更轻。

在北美ADI 代替钢可节省30%以上。

ADI的模量是铝的2~3倍,屈服强度是铝的3倍,疲劳或强度是铝的5倍,而且具有良好的减震降噪效果。

ADI的研究和生产集中在三个主要问题:一是用于进行ADI处理的球铁铸件的生产,二是热处理(等温处理),三是ADI的性能。

所有影响铸态球铁的因素都影响ADI,有质量好的球铁才能有优质的ADI,生产ADI和铸态球铁的关键是要求球墨铸铁具有:稳定的化学成分;石墨球数不低于100个/cm2,球化率不低于90%,碳化物及夹杂不高于0.5%,显微缩松不高于1%,珠光体/铁素体的比例恒定。

只有在稳定的化学成分下才能有确定的热处理规范。

最终的组织是无碳化合物析出的针状组织。

奥氏体等温转变反应过程:第一阶段:工件淬入奥氏体等温盐浴中,起初,奥氏体无变化,短暂孕育期,针状铁素体在奥氏体中生长(增加奥氏体中含碳量),20~30min后,奥氏体中的碳增至1.2~1.6%(室温稳定,力学上不稳定,温度下降会转娈成马氏体),保温1~2小时后,奥氏体中的碳量增至1.8~2.2%(富碳奥氏体,热力学、力学上都稳定,理想的ADI组织),此时,ADI中高碳稳定奥氏体有两种形态:一是存在于针状铁素体之间的近似于等轴形的块状铁素体,二是存在于针状铁素体之间的薄片形的条状铁素体;第二阶段:铸件在盐浴中保温超过2~3小时后,高碳奥氏体将分解为更加稳定的铁素体和碳化物,碳化物的出现对ADI力学性能有害,主要是降低伸长率和韧性。

锰铜合金奥贝球铁齿轮啮合后表面组织特征探讨

锰铜合金奥贝球铁齿轮啮合后表面组织特征探讨

锰铜合金奥贝球铁齿轮啮合后表面组织特征探讨利用扫描电镜测试研究了锰铜合金奥贝球铁锥齿轮啮合后齿轮表面显微组织的演变。

结果表明,齿轮啮合后其表面残余奥氏体转变成马氏体组织,显著提高了齿轮的表面硬度导致其耐磨性和使用寿命提高。

标签:锰铜合金;奥贝球铁;齿轮;组织特征奥贝球铁(ADI)以贝氏体型铁素体和奥氏体为基体组织,其中含有20-40%的奥氏体,赋予这种球铁较高的塑性和韧性,具有优异的综合机械性能。

而且由于奥氏体具有加工硬化能力,能显著提高其疲劳强度和耐磨性。

这种材料特别适合于替代20CrMnTi合金锻钢制造齿轮,并具有重量轻、噪声小,节省能源等优点。

与20CrMnTi合金锻钢齿轮相比,采用奥贝球铁制造齿轮可使产品重量减少10%,可减少汽车的燃油消耗和尾气排放。

因此,采用奥贝球铁代替20CrMnTi合金钢制造汽车齿轮对节能降耗和汽车工业的发展具有战略意义。

以一种新型的锰铜合金奥贝球铁螺旋锥齿轮为对象,研究台架试验后齿轮啮合表面的显微组织演变规律。

1 锥齿轮制备锰铜合金奥贝球铁的名义化学成分为:3.5C-2.5Si-xMn-0.04P-0.02S-yCu(wt%)。

采用山西生产的Q12生铁为原料,工频炉熔化后采用冲人法球化处理,球化剂为FeSiMn8Re3合金,加人量1.5%。

FeSi75作为孕育剂,并进行了强化孕育处理,孕育总量为0.9%。

采用FeSi75、FeMn65和电解铜板调整化学成分,浇注手工潮模砂铸型获得齿轮毛坯,经机加工后进行等温淬火处理(900℃±10℃×2h+370±5℃×2h)和回火处理(300-350℃×2-4h)。

依据QC/T533-1999《汽车驱动桥台架试样方法》对齿轮进行台架试验,随后对齿轮进行解剖取样。

使用扫描电镜(型号为QUANTA-400)观察并拍摄金相组织。

金相检测按GB/T9441-1988《球墨铸铁金相检验》评级,腐蚀剂为4%的硝酸酒精溶液。

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奥贝球铁ADI的调研报告
一、什么是奥贝球铁(ADI)?
等温淬火球墨铸铁(Austempered ductile iron, ADI)通常称为奥贝球铁,是球墨铸铁经等温淬火工艺得到的奥氏体+贝氏体组织为主的高强度铸铁。

球墨铸铁:铁素体+珠光体+石墨球ADI:贝氏体(针状铁素体)+残余奥氏体
★球墨铸铁:球化率1-3级,球径大小:6-7级;
★ADI中,针状铁素体和残余奥氏体的组织粗细及比例决定了铸铁不同的力学性能。

二、奥贝球铁有哪些优异的性能?
2.1 优异的机械性能
★高强度。

同样延伸率下,其强度是普通球墨铸铁的2倍;优于或者相当于碳钢、低合金钢的强度。

等温淬火热处理工艺
★高硬度。

大大高于普通球墨铸铁,与中高碳钢相当。

★优越的耐磨性,优越的疲劳强度和断裂韧性,减震吸音性好等,这些特点使得ADI已经代替锰钢、合金钢等应用于车辆、工程机械上。

2.2 优越的材料性能
★比重小。

因为含有一定量的石墨,密度约为7.1g/cm3,同样尺寸的零件较钢件轻10%左右。

★成本低。

相比锻件、焊接件等,ADI材料具有优良的铸造性,能够制造出实际形状和尺寸更接近设计要求的无余量零件,既降低了材料成本,也节省了加工成本。

三、如何得到奥贝球铁,其原理如何?
3.1 普通球墨铸铁
选择合适的化学成分,熔炼→球化→孕育,得到普通球墨铸铁。

3.2 等温淬火工艺
★A→B:P+α-Fe→γ-Fe.
奥氏体化(>A C1):相变,碳的扩散;
★B→C:奥氏体均匀化,碳的扩散;
★C→D:淬火,避免得到珠光体
★D→E:γ-Fe→下贝氏体(针状铁素体)+A残(残余奥氏体)
等温淬火:温度、时间
★E→F:空冷。

可能存在残余奥氏体的转化。

3.3分析
★设备条件:密闭进行,防止加热过程中铸件与外界反应,影响组织与性能;
加热炉与盐浴炉控制稳定:加热过程中铸件变化稳定、可预见,便于设计铸件尺寸。

★淬火介质:
常用的热处理淬火介质有:油、气体、熔盐等。

➢油:不能长时间在280度以上工作,不适用于ADI的制备;
➢气体:要求:防腐蚀、防氧化;冷却效率低;
➢熔盐:优点:温度控制范围宽,操作简单;缺点:腐蚀性、污染环境、铸件需要清洗;
常用的淬火介质:(1)55%硝酸钾+45%亚硝酸钠,熔点143℃,应用温度范围:160-550℃;
(2)50%硝酸钠+50%硝酸钾,熔点220℃,应用温度范围:280-550℃.
四、工艺关键点及其影响
4.1 化学成分
★化学成分对于ADI组织和性能的影响主要有以下三个方面:
(1)偏析;(2)等温处理时ADI组织对时间的敏感性;(3)淬透性;
★主要化学元素的影响作用简述及建议值:
碳元素:碳能稳定奥氏体;含碳量过高会造成石墨漂浮;建
议值:3.5-3.7%
硅元素:硅在等温淬火转变时抑制碳化物的析出而产生更多
的针状铁素体,并且在等温淬火球墨铸铁中含有更高的硅量可以改
善韧性和具有较宽的热处理工艺带。

与此同时,当硅含量超过2.7%
时,会使铁素体脆化,石墨形态恶化,奥氏体含量下降,使韧性迅速降
低。

因此,为了获得良好的力学性能,将含硅量定在2.3%-2.7%之间。

锰元素:一方面,增加淬透性;另一方面,正偏析,易形成碳化物。

控制范围0.25-0.5%。

GBT 24733-2009国标推荐:
附:球铁熔炼作业指导书
4.2 热处理工艺
4.2.1 奥氏体化温度
奥氏体化温度必须保证铸件完全奥氏体化,一般选择A C1+70-80℃;国标建议785-950℃。

分析:在一定范围内,奥氏体化温度↑,碳的扩散速度↑,等温淬火后形成的残余奥氏体数量↑,若能形成稳定的残余奥氏体,抗拉强度和韧性↑;奥氏体化进一步提高,组织过于粗大,影响机械性能。

4.2.2 奥氏体化保温时间
目的:达到相平衡、碳饱和及铸件温度均匀;
奥氏体化时间太短,铸件组织不均匀;奥氏体化保温时间太长,组织粗大,影响力学性能。

一般1-2h。

4.2.3 等温淬火温度
分析:等温淬火温度较低时,残余奥氏体含碳量较低,空冷时形成马氏体;一定范围内,等温淬火温度升高,碳的扩散速度加快,形成的残余奥氏体及其含碳量逐渐增加,且铁素体组织变得粗大,抗拉强度下降;等温淬火温度继续增大后,残余奥氏体的含碳量较多,易形成碳化物。

结论:等温温度高,铸件硬度低、韧性好;等温温度低,铸件硬度高、耐磨性好。

根据需要选择不同的等温淬火温度。

4.2.4 等温淬火保温时间(工艺窗口)
第一阶段:等温时间短,残余奥氏体含碳量少≤1.6%,空冷时形成马氏体;
第二阶段:等温时间合适,残余奥氏体含碳量1.8-2.2%,形成稳定的残余奥氏体;
第三阶段:等温时间过长,残余奥氏体含碳量多,易有碳化物析出。

一般1-2h。

五、实例分析
5.1 案例一:
60、90、120min
5.2 案例二
60、120、180min 案例三:
案例四:
参考文献:
1、GBT 24733-2009 等温淬火球墨铸铁件
2、《金属热处理原理及工艺》王顺兴
3、《铸造合金及其熔炼》陆文华
4、高强高韧等温淬火球墨铸铁_ADI_的实验研究_公永建
5、ADI热处理工艺参数对其力学性能影响机理的研究_王伟
6、等温淬火球墨铸铁(ADI)生产工艺研究
7、等温淬火温度对ADI中残余奥氏体及其力学性能的影响.
8、等温淬火球墨铸铁_ADI_的新型热处理研究_刘海明.
9、化学成分和工艺因素对奥贝球墨铸铁力学性能和组织的影响_陈宗民
10、由球铁型材得到ADI的实验研究_李可青。

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