Korkeaa mangaaniterästä käytetään laajalti pienten vasaroiden (yleensä alle 90 kg) valussa. Metalli-kierrätysmurskaimille (normaalisti paino noin 200 - 500 kg) mangaaniteräs ei kuitenkaan sovellu. Valimomme käyttää vähän seosterästä suurten silppurivasaroiden valamiseen.
Alhaisen seoksen teräsmurskaimen vasaramateriaalin valinta
Seoksen koostumuksen suunnittelussa on otettava huomioon seoksen suorituskykyvaatimusten täyttyminen. Suunnitteluperiaatteena on varmistaa riittävä kovettuvuus ja korkea kovuus ja sitkeys. Bainiitin sisäinen rasitus on yleensä pienempi kuin martensiitin ja bainiitin kulumiskestävyys on parempi kuin martensiitin samalla kovuudella. Seosteräksen koostumus seuraavasti:
Hiilielementti. Hiili on avainelementti, joka vaikuttaa matala- ja keskiseoksisen seostetun teräksen mikrorakenteeseen ja ominaisuuksiin. Erilaisella hiilipitoisuudella voidaan saada aikaan erilainen sovitussuhde kovuuden ja sitkeyden välillä. Vähähiilisellä seoksella on korkeampi sitkeys, mutta pienempi kovuus, korkealla hiilisellä seoksella on korkea kovuus, mutta riittämätön sitkeys, kun taas keskihiiliseoksella on korkea kovuus ja hyvä sitkeys. Suuren sitkeyden saavuttamiseksi suurten ja paksujen kulutusta kestävien osien käyttöolosuhteiden täyttämiseksi suurella iskuvoimalla vähähiilisen teräksen alue on 0.2 ~ 0.3%.
Si-elementti. Si: llä on pääasiassa ratkaisu teräksen liuosvahvistuksessa, mutta liian korkea Si lisää teräksen haurautta, joten sen pitoisuus on 0.2 ~ 0.4%.
Mn-elementti. Kiinassa on runsaasti mangaanivaroja ja alhainen hinta, joten siitä on tullut matalaseosteisen kulutusta kestävän teräksen tärkein lisäaine. Toisaalta teräksen mangaanilla on liuosvahvistuksen rooli teräksen lujuuden ja kovuuden parantamiseksi, ja toisaalta se parantaa teräksen kovettuvuutta. Liiallinen mangaani lisää kuitenkin pidätettyä austeniittitilavuutta, joten mangaanipitoisuuden määritetään olevan 1.0-2.0%.
Cr-elementti. Cr: llä on johtava rooli matalaseosteisessa kulutusta kestävässä valuteräksessä. Cr voidaan liuottaa osittain austeniitiin matriisin vahvistamiseksi vähentämättä sitkeyttä, lykätä alijäähdytetyn austeniitin muunnosta ja lisää teräksen kovettuvuutta, varsinkin kun se yhdistetään oikein mangaaniin ja piiin, kovettuvuutta voidaan parantaa huomattavasti. Cr: llä on korkeampi karkaisukestävyys ja se voi tehdä paksujen päätypintojen ominaisuudet tasaisiksi. joten Cr-pitoisuudeksi määritetään 1.5-2.0%.
Mo-elementti. Mo pystyy parantamaan tehokkaasti valettua mikrorakennetta, parantamaan poikkileikkauksen yhtenäisyyttä, estämään karkaisun haurauden, parantamaan karkaisun vakautta ja teräksen iskunkestävyyttä. Tulokset osoittavat, että teräksen kovettuvuus paranee merkittävästi ja teräksen lujuutta ja kovuutta voidaan parantaa. Korkean hinnan takia Mo: n lisäysmääriä kontrolloidaan välillä 0.1-0.3% osien koon ja seinämän paksuuden mukaan.
Ni-elementti. Ni on tärkein metalliseos, joka muodostaa ja stabiloi austeniittia. Tietyn määrän Ni: n lisääminen voi parantaa kovettuvuutta ja saada mikrorakenteen säilyttämään pienen määrän pidätettyä austeniittia huoneenlämmössä sen sitkeyden parantamiseksi. Mutta Ni: n hinta on erittäin korkea, ja lisätyn Ni: n pitoisuus on 0.1 - 0.3%.
Cu-elementti. Cu ei muodosta karbideja ja on matriisissa kiinteänä liuoksena, mikä voi parantaa teräksen sitkeyttä. Lisäksi Cu: lla on samanlainen vaikutus kuin Ni: llä, mikä voi parantaa matriisin kovettuvuutta ja elektrodipotentiaalia ja lisätä teräksen korroosionkestävyyttä. Tämä on erityisen tärkeää kulutusta kestäville osille, jotka työskentelevät märkähiontaolosuhteissa. Cu: n lisäys kulutusta kestävässä teräksessä on 0.8-1.00%.
Hivenaine. Hivenaineiden lisääminen heikosti seostetulle kulutusta kestävälle teräkselle on yksi tehokkaimmista tavoista parantaa sen ominaisuuksia. Se pystyy parantamaan valettua mikrorakennetta, puhdistamaan raerajat, parantamaan karbidien ja sulkeumien morfologiaa ja jakautumista sekä ylläpitämään matalaseosteisen kulutusta kestävän teräksen riittävää sitkeyttä.
SP-elementti. Ne ovat haitallisia elementtejä, jotka muodostavat helposti teräsrajan sulkeumia, lisäävät teräksen haurautta ja lisäävät valumurtumien taipumusta valun ja lämpökäsittelyn aikana. Siksi P: n ja s: n on oltava alle 0.04%.
Joten seostetun kulutusta kestävän teräksen kemiallinen koostumus on esitetty seuraavassa taulukossa:
Taulukko: Kulutusta kestävän seoksen kemiallinen koostumus | ||||||||
Elementti | C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | Cu | V.RE |
Sisältö | 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 | Harvinainen |
Sulatusprosessi
Raaka-aineet sulatettiin 1 T: n keskitaajuisella induktiouunilla. Seos valmistettiin romuteräksestä, harkkoraudasta, vähähiilisestä ferrokromista, ferromangaanista, ferromolybdeenistä, elektrolyyttisestä nikkelistä ja harvinaisten maametallien seoksesta. Sulamisen jälkeen näytteet otetaan kemiallista analyysiä varten ennen uunia ja seos lisätään analyysitulosten mukaisesti. Kun koostumus ja lämpötila täyttävät napautuksen vaatimukset, alumiinia lisätään deoksidoitumaan; salakuunteluprosessin aikana lisätään harvinainen maametalli Ti ja V muokkausta varten.
Kaataminen ja valu
Muovausprosessissa käytetään hiekkamuottivalua. Sen jälkeen kun sula teräs on poistettu uunista, se asetetaan kauhaan. Kun lämpötila laskee 1 ℃, kaataminen alkaa. Jotta sula teräs täytettäisi hiekkamuotin nopeasti, tulisi käyttää suurempaa (450% suurempaa kuin tavallisen hiiliteräksen) porttijärjestelmää. Nousijan ruokinta-ajan ja syöttökyvyn parantamiseksi kylmää rautaa käytetään nousun sovittamiseen ja tiheän valurakenteen saamiseksi käytetään ulkoista lämmitysmenetelmää. Kaadettavan suuren murskausvasaran koko on 20 mm * 700 mm * 400 mm ja yhden kappaleen paino on 120 kg. Kun valu on puhdistettu, suoritetaan korkean lämpötilan hehkutus ja sitten portti ja nousuputki leikataan.
Lämpökäsittely
Karkaisu ja karkaisu lämpökäsittelyprosessi hyväksytään. Asennusreiän sammutushalkeamien estämiseksi käytetään paikallista sammutusmenetelmää. Kotelotyyppistä vastusuunia käytettiin valun lämmittämiseen, austeniittilämpötila oli (900 ± 10 ℃) ja pitoaika 5 tuntia. Erityisen vesilasilasammuttimen jäähdytysnopeus on veden ja öljyn välillä. On erittäin hyödyllistä estää sammuttava halkeama ja sammuttava muodonmuutos, ja sammutusaineella on alhaiset kustannukset, hyvä turvallisuus ja käytännöllisyys. Karkaisun jälkeen käytetään matalan lämpötilan karkaisuprosessia, karkaisulämpötila on (230 ± 10) ℃ ja pitoaika on 6 h.
Laadunvalvonta
Teräksen tärkeimmät kriittiset kohdat mitattiin optisella dilatometrillä dt1000 ja alijäähdytetyn austeniitin isoterminen transformaatiokäyrä mitattiin metallografisella kovuusmenetelmällä.
TTT-käyrälinjasta voimme tietää:
- Korkean lämpötilan ferriitin, pearliitin ja keskilämpötilan bainiitin transformaatiokäyrien välillä on ilmeisiä lahtialueita. Pearliittimuunnoksen C-käyrä on erotettu bainiittimuunnoksesta, mikä osoittaa itsenäisen C-käyrän ulkolakin, joka kuuluu kahteen "nenä" -tyyppiin, kun taas bainiittialue on lähempänä S-käyrää. Koska teräs sisältää karbidia muodostavia elementtejä Cr, Mo jne., Nämä elementit liukenevat austeniitiksi kuumennuksen aikana, mikä voi viivästyttää alijäähdytetyn austeniitin hajoamista ja vähentää sen hajoamisnopeutta. Samalla ne vaikuttavat myös alijäähdytetyn austeniitin hajoamislämpötilaan. Cr ja Mo saavat pearliittimuunnosvyöhykkeen siirtymään korkeammalle lämpötilalle ja alentamaan bainiitin transformaatiolämpötilaa. Tällä tavoin Pearlitin ja bainiitin transformaatiokäyrä erotetaan TTT-käyrässä, ja keskelle ilmestyy alijäähdytteinen metastaattinen austeniittivyöhyke, joka on noin 500-600 ℃.
- Teräksen nenäkärjen lämpötila on noin 650 ℃, ferriittisiirtymälämpötila-alue on 625-750 ℃, helmi-muunnoslämpötila-alue 600-700 ℃ ja bainiitin muutoslämpötila-alue on 350-500 ℃.
- Korkean lämpötilan transformaatioalueella varhaisin aika ferriitin saostamiseen on 612 s, perliitin lyhin inkubointiaika on 7 270 s ja pearliitin transformaation määrä saavuttaa 50% 22 860 s: ssä; Bainiittimuunnoksen itämisaika on noin 20 s 400 ℃: ssa ja martensiittimuutos tapahtuu, kun lämpötila on alle 340 ℃. Voidaan nähdä, että teräksellä on hyvä karkaisu.
Matalan seostetun teräksen silppurin vasara mekaaninen ominaisuus
Koenäytteestä otetut näytteet tuottivat suuren murskausvasaran rungon ja 10 mm * 10 mm * 20 mm: n nauhanäyte leikattiin leikkaamalla lanka ulkopuolelta sisäpuolelle, ja kovuus mitattiin pinnasta keskustaan. Näytteenottopaikka on esitetty kuvassa 2. # 1 ja # 2 otetaan silppurin vasaran rungosta ja # 3 otetaan asennusreiästä. Kovuuden mittauksen tulokset on esitetty taulukossa 2.
Taulukko 2: Silppurin vasaroiden kovuus | |||||||
Näytteet | Etäisyys pinnasta / mm | Keskimäärin | Yhteensä keskimäärin | ||||
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 |
Taulukosta 2 voidaan nähdä, että vasaran rungon (# 1) kovuus HRC on suurempi kuin 48.8, kun taas asennusreiän (# 3) kovuus on suhteellisen matala. Vasaran runko on tärkein työosa. Vasaran rungon korkea kovuus voi varmistaa suuren kulutuskestävyyden; asennusreiän alhainen kovuus voi antaa suuren sitkeyden. Tällä tavoin eri osien erilaiset suorituskykyvaatimukset täyttyvät. Yhdestä näytteestä voidaan havaita, että pinnan kovuus on yleensä korkeampi kuin ytimen kovuus, eikä kovuuden vaihtelualue ole kovin suuri.
Seosmurskaimen vasaran mekaaniset ominaisuudet | |||
erä | #1 | #2 | #3 |
iskunkestävyys (J · cm * cm) | 40.13 | 46.9 | 58.58 |
vetolujuus / MPa | 1548 | 1369 | / |
laajennettavuus /% | 8 | 6.67 | 7 |
Pinta-alan vähennys /% | 3.88 | 15 | 7.09 |
Tiedot iskunkestävyydestä, vetolujuudesta ja venymisestä on esitetty taulukossa 3. Taulukosta 3 voidaan nähdä, että vasaran U-muotoisen Charpy-näytteen iskusitkeys on yli 40 J / cm2 ja suurin sitkeys. asennusreikä on 58.58 J / cm * cm; siepattujen näytteiden venymä on yli 6.6% ja vetolujuus yli 1360 MPa. Teräksen iskunkestävyys on korkeampi kuin tavallisella matalaseoksisella teräksellä (20-40 J / cm2). Yleisesti ottaen, jos kovuus on suurempi, sitkeys vähenee. Edellä olevista kokeellisista tuloksista voidaan nähdä, että tämä sääntö on periaatteessa sen mukainen.
mikrorakenne
Mikrorakenne törmäysnäytteen murtuneesta päästä leikattiin pieni näyte ja sitten metallografinen näyte valmistettiin jauhamalla, esijauhamalla ja kiillottamalla. Sulkeumien jakautuminen havaittiin olosuhteissa, joissa ei esiintynyt eroosiota, ja matriisirakenne havaittiin sen jälkeen, kun ne oli syöpynyt 4-prosenttisella typpihappoalkoholilla. Useita seosmurskaimen vasaroiden tyypillisiä rakenteita on esitetty kuvassa 3.
Kuvassa 3A on esitetty sulkeumien morfologia ja jakauma teräksessä. Voidaan nähdä, että sulkeumien lukumäärä ja koko ovat suhteellisen pieniä, ilman kutistumisonteloa, kutistumishuokoisuutta ja huokoisuutta. Kuvioista 3b, C, D ja E voidaan nähdä, että sekä pinnan lähellä että lähellä keskustaa
Tulokset osoittavat, että kovettunut rakenne saadaan pinnasta keskustaan ja saavutetaan riittävä kovettuvuus. Keskuksen lähellä oleva mikrorakenne on karkeampi kuin pinnalla, koska ydin on viimeinen jähmettymispaikka, jäähdytysnopeus on hidas ja jyviä on helppo kasvattaa.
Kuvioiden 3b ja C matriisi on tasainen martensiitti, jolla on tasainen jakautuminen. Kuvion 3b lattia on suhteellisen pieni ja kuvion 3C lattia on suhteellisen paksu, ja osa niistä on järjestetty 120 ° kulmaan. Tulokset osoittavat, että martensiitin lisääntyminen sammutuksen jälkeen 900 ° C: ssa perustuu pääasiassa siihen, että teräksen raekoko kasvaa nopeasti sammutuksen jälkeen 900 ° C: ssa. Kuviot 3D ja e esittävät hienoa martensiittia ja alempaa bainiittia pienellä määrällä pientä ja rakeista ferriittiä. Valkoinen alue on sammutettua martensiittia, joka on suhteellisen korroosionkestävää kuin bainiitti, joten väri on vaaleampi; musta neulamainen rakenne on alempi bainiitti; musta täplä on sulkeumia.
Koska silppurin vasaran asennusreikä jäähdytetään ilmassa ja sammutuslämpötila on alhainen, ferriitti ei voi täysin liueta matriisiin. Siksi martensiittimatriisiin jää pieni määrä ferriittiä pieninä paloina ja hiukkasina, mikä johtaa kovuuden vähenemiseen.
tulokset
Valun jälkeen lähetimme asiakkaalle kaksi sarjaa silppurivasaroita, yhden seoksen kulutusta kestäviä teräsmurskausvasaroita, yhden sarjan mangaaniteräksisiä vasaroita. Asiakkaan palautteen perusteella metalliseoksen kulutusta kestävät silppurivasarat kestävät 1.6 kertaa enemmän kuin mangaanisilppurin vasara.