Были внедрены биметаллические литые пластины губок с высокоуглеродистой легированной сталью в качестве рабочего слоя и низкоуглеродистой сталью в качестве слоя футеровки. Образцы, изготовленные из исследуемого материала, подвергали изотермической закалке при 260 ℃, 290 ℃ и 320 ℃ соответственно, затем проверяли их твердость, ударную вязкость, износостойкость и наблюдали микроструктуру их соединительного слоя. Результаты показали, что образец, изотермически закаленный при 290 ℃, имеет лучшие механические свойства и минимальную потерю веса из-за износа под динамической нагрузкой; соединительный слой исследуемого материала показал хорошее металлургическое соединение без явления смешения потоков. Практические рабочие испытания показали, что срок службы биметаллической пластины губок был увеличен на 50% ~ 150% по сравнению с пластиной губок из высокомарганцевой стали.
Щековая дробилка в основном использует подвижную челюстную плиту, чтобы периодически приближаться или покидать неподвижную челюстную плиту, так что материал, поступающий в камеру дробления, сжимается, раскалывается и сгибается, а руда дробится и расщепляется под действием напряжения сдвига. Лицо сломано. Следовательно, плот должен иметь более высокую начальную твердость, чтобы противостоять действию абразива на сжатие и сдвиг; и он должен иметь достаточную ударную вязкость, чтобы ослабить локальное напряжение вблизи трещины за счет деформации области, тем самым замедляя трещину. Формируйте и расширяйте. В течение длительного времени большинство отечественных и зарубежных стран используют сталь с высоким содержанием марганца для производства сляба. Из-за низкой начальной твердости стали с высоким содержанием марганца, хотя она обладает характеристиками упрочнения при работе, она образует плуг в работе благодаря хорошей пластической деформации поверхности. Преждевременный износ качелей прекращается, и срок службы пары стальных слябов с высоким содержанием марганца составляет всего 200 ~ 300 h.
Наш литейный завод разработал биметаллическую литейную плиту из легированной стали и футеровки из углеродистой стали. Специальная система литья и процесс литья используются для обеспечения однородности и целостности композитного интерфейса и обеспечения его хорошей организации и механических свойств.
Композиция Дизайн
Химический состав рабочей поверхности имеет вид: w (C) 0.85%, w (Si) 1.2%, w (Mn) 1.75%, w (Cr) 3.50%, нерабочая поверхность - низкоуглеродистая сталь, структура бейнит + аустенит + мартенсит, и относительная объемная доля может быть в соответствии с различными условиями работы деталей. Соответствующая регулировка производится с помощью процесса термообработки.
Он выплавляется в среднечастотной индукционной печи 150 кг и 250 кг с температурой заливки 1 550 ° C, заливкой влажного песка и испытательным образцом размером 50 мм × 30 мм × 120 мм, который отливается одновременно с крепежная челюсть. Низкоуглеродистая сталь отливается первой, а после затвердевания до толщины, необходимой для процесса, низкоуглеродистая низколегированная сталь быстро разливается. Чтобы обеспечить полный связующий слой, различные скорости охлаждения используются для управления состоянием затвердевания передней поверхности раздела материала для обеспечения полной толщины слоя рабочей поверхности.
Размер ударного образца составляет 10 мм × 10 мм × 55 мм без зазоров. При аустенитной термообработке используется печь сопротивления коробчатого типа, температура аустенизации составляет 860 ° C, а сохранение тепла составляет 60 мин; при изотермическом гашении используется печь с ваннами из солевого раствора с нитратом натрия 50% + с нитритом натрия 50%, а температуры аустемпинга - 260 ° C и 290 ° C соответственно. , 320 ° C, удерживание для 30 мин.
Результаты испытаний и анализ
При 260 ° C, из-за более низкой температуры аустемпинга, диффузионная способность C слабее, время диффузии, необходимое для завершения бейнитного превращения, больше, а распределение C в аустените неоднородно, и стабильный, богатый углеродом аустенит не может быть сформирован. В последующем процессе охлаждения обедненный углеродом аустенит превращается в мартенсит, количество остаточного аустенита мало, и полученная в результате бейнитная ферритовая рейка мала, поэтому ударная вязкость материала низкая.
Когда температура austempering повышается до 290 ° C, диффузионная способность C увеличивается, переохлаждение бейнитного превращения уменьшается, а разница в свободной энергии между новой фазой и родительской фазой уменьшается, что недостаточно, чтобы вызвать больше аустенит для превращения. В частности, трудно превратить высокоуглеродистый аустенит с высокой стабильностью, поэтому количество связанного бейнитного феррита уменьшается, планки расширяются, расстояние между плитами увеличивается, а нижний бейнит предшествует мартенситу из аустенита. Осадки в организме делят аустенит на несколько частей, так что образующийся впоследствии мартенсит ограничивается относительно небольшим диапазоном, а структура мартенсита уточняется. Когда трещина распространяется до границы мартенсит-бейнит, направление изменяется, сопротивление распространению трещины увеличивается, а потребляемая энергия увеличивается, тем самым увеличивая ударную вязкость стали.
Однако, когда температура Austempering продолжает увеличиваться до 320 ° C, имеется тонкий иглоподобный нижний бейнит, но распределение ткани неравномерно, что приводит к снижению ударной вязкости материала.
С другой стороны, при повышении температуры austempering от 260 ° C до 290 ° C, способность получить структуру мартенсита ослабляется, бейнитное превращение сокращается, скорость превращения ускоряется, и большее количество может быть получено в том же самом время. бейнита; в то же время в матрице существует определенное количество мартенситной структуры, объем мартенсита больше аустенита, а частично трансформированный мартенсит разделяет зарождение и рост бейнита, образуя различные фазовые области. Относительно мала, стойкость материала к деформации при обработке относительно велика, способность к механическому упрочнению является сильной, и легко достигается высокая ударная вязкость, поэтому прочность нижнего бейнита в смешанной структуре должна быть выше, чем прочность чистого нижнего бейна. бейнита. Когда количество бейнита слишком велико, прочность, которая уменьшается из-за увеличения количества нижнего бейнита, противодействует вышеупомянутым эффектам, и тенденция прочности и твердости уменьшается, и, следовательно, пик прочности и твердости. Однако, когда температура закалки дополнительно увеличивается до 320 ° C, бейнитная способность увеличивается, и количество получаемого мартенсита дополнительно уменьшается, что приводит к снижению твердости.
Фотографии просвечивающей электронной микроскопии композитной высокоуглеродистой стали после изотермического закалки при 290 ° C в течение 40 мин. Просвечивающая электронная микроскопия показала, что микроструктура испытуемой стали представляла собой бейнитные ферритовые плиты и паразитные мембраны, распределенные между ними и островком МА. На острове МА для повышения прочности материала используется не только остаточный аустенит, но и игольчатый мартенсит двойной субструктуры. Это согласуется с более высокой твердостью образца после изотермического закалки при 290 ° C.
Микроструктурное наблюдение
Детали, изготовленные методом литья биметаллических композитов, имеют очень важное влияние в сочетании с их сроком службы. Чтобы получить хорошую композитную поверхность раздела между низкоуглеродистой сталью и высокоуглеродистой легированной сталью, композитный слой должен образовывать эффективную металлургическую связь. На рисунке 3 показана микроструктура биметаллического композитного соединения. Видно, что оба металла хорошо связаны. Из-за кристаллизации низкоуглеродистой стали во время разливки высокоуглеродистой стали, под действием высокотемпературной стали низкоуглеродистая сталь представляет собой лишь очень тонкий слой поверхностного плавления, который представляет собой сочетание твердое вещество-жидкость, поэтому в процессе затвердевания низкоуглеродистая сталь и высокоуглеродистая сталь имеют очевидные следы сцепления, а структура их интерфейса является плотной, что подтверждает, что промежуточный связующий слой является эффективной металлургической связью, и на композитной границе раздела нет явления смешивания.
На рисунке 4 показан анализ энергетического спектра различных частей поверхности композитного шва после закалки при 290 ° C в течение 40 мин. Цифры (a) - (c) перемещаются в направлении от высокоуглеродистой стали к низкоуглеродистой стали. Можно видеть, что при образовании области интерфейса происходит диффузия атомов, а в области интерфейса - градиентное распределение. Из-за эффекта диффузии такие элементы, как C и Cr из высокоуглеродистой стали, диффундируют в сторону низких концентраций, поэтому концентрации таких элементов, как C и Cr, в области скрепления интерфейса на рис. 4 уменьшаются справа налево. Поскольку состав высокоуглеродистой легированной стали после литья сильно отличается от состава низкоуглеродистой стали, два материала подвергаются диффузии и проникновению на короткие расстояния в процессе смешивания. При наблюдении под сканирующей электронной микроскопией можно видеть, что ширина области интерфейса мала, область перехода обычно имеет ширину всего несколько десятков мкм и форма является прямой. От легированной стали с высоким содержанием углерода до низкоуглеродистой стали, изменения легирующих элементов почти всегда объединяются. Завершено в диапазоне десятков мкм в зоне. Это связано с тем, что применяется специальный процесс литья двухкомпонентного биметаллического композита, и время заливки второго слоя из высокоуглеродистой стали в основном устанавливается в то время, когда первый слой низкоуглеродистой стали по существу затвердевает, и температура высокоуглеродистая сталь высокая. Он может не только равномерно расплавить небольшой слой низкоуглеродистой стали, но также удерживать жидкость из низкоуглеродистой стали в жидком состоянии в течение определенного периода времени, предотвращая окисление поверхности стального слоя в месте биметаллического соединения. высокая температура. Когда температура снижается, тонкий слой расплавленной низкоуглеродистой стали и высокоуглеродистая сталь последовательно зарождаются, кристаллизуются и растут на поверхности низкоуглеродистой стали, а затем завершают весь процесс композита.
Влияние температуры простоя на износостойкость
В таблице 1 приведены результаты сравнительного испытания испытательной стали и стали с высоким содержанием марганца. По истечении того же времени износа минимальная температура стали с постоянной температурой закалки 290 ° C. По мере того как температура ускорения увеличивается, износ стали сначала уменьшается, а затем возрастает, и тепловые потери испытываемой стали после термообработки вдвое меньше, чем у стали с высоким содержанием марганца.
Когда температура упругости составляет 260 ° C, материал имеет высокую твердость, но ударная вязкость относительно низкая. Следовательно, большое количество усталостных трещин будет происходить при многократном воздействии внешней силы поверхности материала, в результате чего материал отслаивается; когда температура austempering составляет 290 ° C, материал имеет хорошие структурные и механические свойства. Следовательно, он может противостоять резке абразивных зерен кварцевого песка во время износа и может уменьшить отслаивание поверхностного металла и продемонстрировать лучшую износостойкость. Сталь с температурой упругости 320 ° C имеет хорошую пластическую ударную вязкость и высокую твердость, а дисперсные карбиды имеют более высокую твердость. Он может поддерживаться в матрице и может препятствовать проникновению или резке абразивных зерен. Поэтому, когда частицы кварцевого песка взаимодействуют с основным металлом во время процесса износа, эффект вспашки не очевиден, поэтому потери материала относительно невелики.
Тест установки
Испытание установки плота для литья биметаллического композита проводилось на дробилке PE-750 × 1060, которая показала высокую износостойкость в различных абразивных материалах по сравнению с аналогичными материалами из углеродистой стали с высоким содержанием марганца. Срок службы продукта увеличивается на 50% ~ 150%.
