يستخدم الفولاذ عالي المنغنيز على نطاق واسع في صب المطارق صغيرة الوزن (عادة أقل من 90 كجم). ومع ذلك ، بالنسبة لمطارق التقطيع المعاد تدويرها (وزنها الطبيعي حوالي 200 كجم إلى 500 كجم) ، فإن فولاذ المنغنيز غير مناسب. يستخدم مسبكنا سبائك فولاذية منخفضة لصب مطارق التقطيع الكبيرة.
اختيار المواد المطرقة تقطيع سبائك الصلب منخفضة
يجب أن يأخذ تصميم تكوين السبيكة في الاعتبار بشكل كامل تلبية متطلبات أداء السبيكة. مبدأ التصميم هو ضمان الصلابة الكافية والصلابة والمتانة العالية. يكون الإجهاد الداخلي للباينيت عمومًا أقل من إجهاد المارتينسيت ، ومقاومة التآكل للباينيت أفضل من تلك الموجودة في مارتينسيت بنفس الصلابة. يتكون تكوين سبائك الصلب على النحو التالي:
عنصر الكربون. الكربون هو العنصر الأساسي الذي يؤثر على البنية المجهرية وخصائص سبائك الفولاذ المقاوم للتآكل المنخفضة والمتوسطة. يمكن أن يحصل محتوى الكربون المختلف على علاقة مطابقة مختلفة بين الصلابة والصلابة. تتميز سبائك الكربون المنخفض بصلابة أعلى ولكن صلابة أقل ، وسبائك الكربون العالي لديها صلابة عالية ولكن صلابة غير كافية ، في حين أن سبائك الكربون المتوسطة لديها صلابة عالية وصلابة جيدة. من أجل الحصول على متانة عالية لتلبية شروط الخدمة للأجزاء الكبيرة والسميكة المقاومة للتآكل بقوة تأثير كبيرة ، فإن نطاق الفولاذ منخفض الكربون هو 0.2 ~ 0.3٪.
عنصر سي. تلعب Si بشكل أساسي دور تقوية المحلول في الفولاذ ، لكن Si عالية جدًا ستزيد من هشاشة الفولاذ ، وبالتالي فإن محتواها هو 0.2 ~ 0.4٪.
عنصر المنغنيز. الصين غنية بموارد المنغنيز وسعرها المنخفض ، لذا فقد أصبحت العنصر الإضافي الرئيسي للفولاذ المقاوم للتآكل منخفض السبائك. من ناحية ، يلعب المنجنيز في الفولاذ دور تقوية المحلول لتحسين قوة وصلابة الفولاذ ، ومن ناحية أخرى ، فإنه يحسن صلابة الفولاذ. ومع ذلك ، فإن الإفراط في المنغنيز سيزيد من حجم الأوستينيت المحتفظ به ، لذلك يتم تحديد محتوى المنجنيز ليكون 1.0-2.0٪.
عنصر Cr. يلعب Cr دورًا رائدًا في سبائك الصلب منخفضة المقاومة للتآكل. يمكن إذابة Cr جزئيًا في الأوستينيت لتقوية المصفوفة دون تقليل المتانة ، وتأجيل تحويل الأوستينيت غير المبرد وزيادة صلابة الفولاذ ، خاصةً عند دمجها بشكل صحيح مع المنغنيز والسيليكون ، يمكن تحسين الصلابة بشكل كبير. يتمتع Cr بمقاومة أعلى للتقسية ويمكن أن يجعل خصائص وجه النهاية السميكة موحدة. لذلك تم تحديد محتوى Cr ليكون 1.5-2.0٪.
عنصر مو. يمكن لـ Mo تحسين البنية المجهرية المصبوبة بشكل فعال ، وتحسين توحيد المقطع العرضي ، ومنع حدوث هشاشة المزاج ، وتحسين استقرار التقسية ، وصلابة تأثير الفولاذ. تظهر النتائج أن صلابة الفولاذ قد تحسنت بشكل كبير ، ويمكن تحسين قوة وصلابة الفولاذ. ومع ذلك ، نظرًا لارتفاع السعر ، يتم التحكم في كمية إضافة Mo بنسبة 0.1-0.3٪ وفقًا لحجم وسمك جدار الأجزاء.
عنصر ني. النيكل هو عنصر السبائك الرئيسي لتكوين الأوستينيت وتثبيته. يمكن أن تؤدي إضافة كمية معينة من النيكل إلى تحسين الصلابة وجعل البنية المجهرية تحتفظ بكمية صغيرة من الأوستينيت المحتفظ به في درجة حرارة الغرفة لتحسين صلابته. لكن سعر Ni مرتفع للغاية ، ومحتوى Ni المضاف هو 0.1 - 0.3٪.
عنصر النحاس. لا يشكل النحاس كربيدات ويوجد في المصفوفة كمحلول صلب ، مما يحسن صلابة الفولاذ. بالإضافة إلى ذلك ، فإن النحاس له تأثير مشابه للنيكل ، والذي يمكن أن يحسن الصلابة وإمكانات القطب الكهربائي للمصفوفة ، ويزيد من مقاومة الفولاذ للتآكل. هذا مهم بشكل خاص للأجزاء المقاومة للتآكل التي تعمل في ظروف الطحن الرطبة. إضافة النحاس في الفولاذ المقاوم للتآكل هي 0.8-1.00٪.
العناصر النزرة. تعد إضافة العناصر النزرة إلى الفولاذ المقاوم للتآكل منخفض السبائك أحد أكثر الطرق فعالية لتحسين خصائصه. يمكنها تحسين البنية المجهرية المصبوبة ، وتنقية حدود الحبوب ، وتحسين التشكل وتوزيع الكربيدات والمحتويات ، والحفاظ على صلابة كافية من الفولاذ المقاوم للتآكل منخفض السبائك.
عنصر SP. إنها عناصر ضارة ، والتي تشكل بسهولة شوائب حدودية في الفولاذ ، وتزيد من هشاشة الفولاذ وتزيد من ميل التكسير للمسبوكات أثناء الصب والمعالجة الحرارية. لذلك ، يجب أن تكون P و s أقل من 0.04٪.
لذلك يظهر التركيب الكيميائي لسبائك الفولاذ المقاوم للتآكل في الجدول التالي:
الجدول: التركيب الكيميائي لسبائك الفولاذ المقاوم للاهتراء | ||||||||
العنصر | C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | Cu | ف |
وصف المنتج | 0.2-0.3 | 0.2-0.4 | 1.0-2.0 | 1.5-2.0 | 0.1-0.3 | 0.1-0.3 | 0.8-1.0 | نادر |
عملية الصهر
تم صهر المواد الخام في فرن حثي متوسط التردد 1 طن. تم تحضير السبيكة بواسطة خردة الفولاذ ، والحديد الخام ، والكروم الحديدي منخفض الكربون ، والمنغنيز الحديدي ، والفيروموليبدينوم ، والنيكل الكهربائي ، وسبائك الأرض النادرة. بعد الصهر ، يتم أخذ عينات للتحليل الكيميائي قبل الفرن ، وتضاف السبيكة وفقًا لنتائج التحليل. عندما تفي التركيبة ودرجة الحرارة بمتطلبات التنصت ، يتم إدخال الألومنيوم لإزالة الأكسدة ؛ أثناء عملية التنصت ، تتم إضافة الأرض النادرة Ti و V للتعديل.
الصب والصب
يتم استخدام صب القالب الرملي في عملية التشكيل. بعد تفريغ الفولاذ المصهور من الفرن ، يتم وضعه في المغرفة. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى 1 درجة مئوية ، يبدأ الصب. من أجل جعل الفولاذ المصهور يملأ قالب الرمل بسرعة ، يجب اعتماد نظام بوابات أكبر (أكبر بنسبة 450٪ من الفولاذ الكربوني العادي). من أجل تحسين وقت التغذية وقدرة التغذية للناهض ، يتم استخدام الحديد البارد لمطابقة الناهض ويتم اعتماد طريقة التسخين الخارجي للحصول على هيكل كثيف مثل الصب. حجم مطرقة التقطيع الكبيرة السكب 20 مم * 700 مم * 400 مم ، ووزن القطعة الواحدة 120 كجم. بعد تنظيف الصب ، يتم إجراء التلدين بدرجة حرارة عالية ، ثم يتم قطع البوابة والناهض.
المعالجة الحرارية
تم اعتماد عملية المعالجة الحرارية للتبريد والتلطيف. من أجل منع تشقق التبريد عند فتحة التثبيت ، تم اعتماد طريقة التبريد المحلية. تم استخدام فرن المقاومة من النوع الصندوقي لتسخين الصب ، وكانت درجة حرارة التوهين (900 ± 10 ℃) ووقت الانتظار 5 ساعات. يكون معدل تبريد الزجاج المائي الخاص بين الماء والزيت. إنه مفيد جدًا لمنع تشقق التبريد وتشوه التبريد ، كما أن وسيط التبريد له تكلفة منخفضة ، وأمان جيد ، وعملي. بعد التسقية ، تم اعتماد عملية التقسية بدرجة الحرارة المنخفضة ، ودرجة حرارة التقسية (230 ± 10) ℃ ووقت الانتظار 6 ساعات.
ضبط الجودة
تم قياس النقاط الحرجة الرئيسية للصلب بواسطة مقياس التمدد البصري dt1000 ، وتم قياس منحنى التحويل متساوي الحرارة للأوستينيت غير المبرد بطريقة الصلابة المعدنية.
من خط منحنى TTT يمكننا معرفة:
- توجد مناطق خليج واضحة بين منحنيات التحول للفريت عالي الحرارة ، والبرليت ، والباينيت بدرجة حرارة متوسطة. يتم فصل منحنى C لتحول البرليت عن تحويل bainite ، مما يُظهر قانون المظهر لمنحنى C المستقل ، والذي ينتمي إلى نوعين من "الأنف" ، بينما تكون منطقة bainite أقرب إلى منحنى S. نظرًا لأن الفولاذ يحتوي على عناصر تشكيل كربيد Cr ، و Mo ، وما إلى ذلك ، فإن هذه العناصر تتحلل في الأوستينيت أثناء التسخين ، مما قد يؤخر تحلل الأوستينيت غير المبرد ويقلل من معدل تحللها. في الوقت نفسه ، فإنها تؤثر أيضًا على درجة حرارة تحلل الأوستينيت غير المبرد. يجعل Cr و Mo منطقة تحول البرليت تنتقل إلى درجة حرارة أعلى وخفض درجة حرارة تحول bainite. وبهذه الطريقة ، يتم فصل منحنى التحول من البرليت والباينايت في منحنى TTT ، وتظهر منطقة الأوستينيت غير المستقرة المبردة في الوسط ، والتي تبلغ حوالي 500-600.
- تبلغ درجة حرارة طرف الأنف للصلب حوالي 650 درجة مئوية ، ونطاق درجة حرارة انتقال الفريت هو 625-750 درجة مئوية ، ونطاق درجة حرارة تحول البرليت هو 600-700 درجة مئوية ، ونطاق درجة حرارة التحول بينيت 350-500 درجة مئوية.
- في منطقة التحول ذات درجة الحرارة المرتفعة ، يكون أقرب وقت لترسيب الفريت هو 612 ثانية ، وأقصر فترة حضانة من البرليت 7 ثانية ، ومقدار تحويل البرليت يصل إلى 270٪ عند 50 ثانية ؛ فترة حضانة تحول باينيت حوالي 22 ثانية عند 860 20 ويحدث تحول مارتينسيت عندما تكون درجة الحرارة أقل من 400. يمكن ملاحظة أن الفولاذ يتمتع بصلابة جيدة.
منخفضة سبائك الصلب التقطيع مطرقة الملكية الميكانيكية
تم أخذ العينات من التجربة التي أنتجت جسم مطرقة تقطيع كبير ، وتم قطع عينة شريط 10 مم * 10 مم * 20 مم عن طريق قطع الأسلاك من الخارج إلى الداخل ، وتم قياس الصلابة من السطح إلى المركز. يتم عرض موضع أخذ العينات في الشكل 2. يتم أخذ رقم 1 ورقم 2 من جسم مطرقة التقطيع ، ويتم أخذ رقم 3 عند فتحة التثبيت. تظهر نتائج قياس الصلابة في الجدول 2.
الجدول 2: صلابة المطارق التقطيع | |||||||
عينات | المسافة من السطح / مم | متوسط | المتوسط الكلي | ||||
5 | 15 | 25 | 35 | 45 | |||
#1 | 52 | 54.5 | 54.3 | 50 | 52 | 52.6 | 48.5 |
#2 | 54 | 48.2 | 47.3 | 48.5 | 46.2 | 48.8 | |
#3 | 46 | 43.5 | 43.5 | 44.4 | 42.5 | 44 |
يمكن أن نرى من الجدول 2 أن صلابة HRC لجسم المطرقة (# 1) أكبر من 48.8 ، بينما صلابة ثقب التركيب (# 3) أقل نسبيًا. جسم المطرقة هو جزء العمل الرئيسي. يمكن أن تضمن الصلابة العالية لجسم المطرقة مقاومة عالية للتآكل ؛ يمكن أن توفر الصلابة المنخفضة لفتحة التثبيت صلابة عالية. بهذه الطريقة ، يتم تلبية متطلبات الأداء المختلفة للأجزاء المختلفة. من عينة واحدة ، يمكن العثور على أن صلابة السطح أعلى بشكل عام من صلابة اللب ، وأن نطاق تقلب الصلابة ليس كبيرًا جدًا.
الخواص الميكانيكية لمطرقة تقطيع السبائك | |||
العناصر | #1 | #2 | #3 |
صلابة الصدمات (J · cm * cm) | 40.13 | 46.9 | 58.58 |
قوة الشد / ميجا باسكال | 1548 | 1369 | / |
التمدد /٪ | 8 | 6.67 | 7 |
الحد من منطقة /٪ | 3.88 | 15 | 7.09 |
يتم عرض بيانات صلابة الصدمات وقوة الشد والاستطالة في الجدول 3. ويمكن ملاحظة من الجدول 3 أن صلابة الصدمات لعينة شاربي على شكل حرف U للمطرقة أعلى من 40 جول / سم 2 ، وأعلى صلابة من فتحة التركيب 58.58 جول / سم * سم ؛ استطالة العينات التي تم اعتراضها أكثر من 6.6٪ ، وقوة الشد أكثر من 1360 ميجا باسكال. تكون صلابة الصدمات أعلى من صلابة الفولاذ العادي منخفض السبائك (20-40 جول / سم 2). بشكل عام ، إذا كانت الصلابة أعلى ، فسوف تقل الصلابة. من النتائج التجريبية أعلاه ، يمكن ملاحظة أن هذه القاعدة تتوافق معها بشكل أساسي.
المجهرية
البنية المجهرية تم قطع عينة صغيرة من الطرف المكسور لعينة التأثير ، ثم تم تحضير العينة المعدنية عن طريق الطحن والطحن المسبق والتلميع. تمت ملاحظة توزيع الشوائب في حالة عدم وجود تآكل ، ولوحظ هيكل المصفوفة بعد تآكله بنسبة 4 ٪ من كحول حمض النيتريك. يتم عرض العديد من الهياكل النموذجية لمطارق تمزيق السبائك في الشكل 3.
يوضح الشكل 3 أ شكل وتوزيع الشوائب في الفولاذ. يمكن ملاحظة أن عدد الشوائب وحجمها صغير نسبيًا ، بدون أي تجويف انكماش ومسامية انكماش ومسامية. من الأشكال 3 ب ، ج ، د ، هـ ، يمكن ملاحظة أن كلا من قرب السطح وقرب المركز
تظهر النتائج أن الهيكل المتصلب يتم الحصول عليه من السطح إلى المركز ، ويتم الحصول على صلابة كافية. البنية المجهرية بالقرب من المركز أكثر خشونة من تلك الموجودة على السطح لأن اللب هو موقع التصلب النهائي ، ومعدل التبريد بطيء والحبوب سهلة النمو.
المصفوفة في الشكل 3 ب و ج عبارة عن مارتينسيت مع توزيع منتظم. اللوح في الشكل 3 ب صغير نسبيًا ، والشريحة في الشكل 3C سميكة نسبيًا ، وبعضها مرتبة بزاوية 120 درجة. أظهرت النتائج أن زيادة المارتينسيت بعد التبريد عند 900 تعتمد بشكل أساسي على حقيقة أن حجم حبيبات الفولاذ يزداد بسرعة بعد التبريد عند 900 ℃. يُظهر الشكل ثلاثي الأبعاد و e المارتينسيت الناعم والباينيت السفلي مع كمية صغيرة من الفريت الصغير والحبيبي. يتم إخماد المنطقة البيضاء من مارتينسيت ، وهي مقاومة للتآكل نسبيًا من البينيت ، وبالتالي يكون اللون أفتح ؛ الهيكل الأسود الذي يشبه الإبرة هو السفلي السفلي ؛ البقعة السوداء هي شوائب.
نظرًا لأن فتحة تركيب مطرقة التقطيع يتم تبريدها في الهواء ودرجة حرارة التبريد منخفضة ، فلا يمكن للفريت أن يذوب تمامًا في المصفوفة. لذلك ، تبقى كمية صغيرة من الفريت في مصفوفة المارتنسيت على شكل قطع وجزيئات صغيرة ، مما يؤدي إلى تقليل الصلابة.
النتائج
بعد الصب ، أرسلنا مجموعتين من مطارق التقطيع إلى عملائنا ، مجموعة واحدة من مطارق التقطيع الفولاذية المقاومة للتآكل ، ومجموعة واحدة من مطارق تقطيع الفولاذ المنغنيز. بناءً على ملاحظات العملاء ، فإن مطارق التقطيع الفولاذية المقاومة للاهتراء تمتد إلى 1.6 مرة أكثر من مطرقة تقطيع المنغنيز.