Baja mangan tinggi banyak digunakan dalam pengecoran palu kecil (biasanya kurang dari 90kg). Namun, untuk palu penghancur logam (biasanya beratnya sekitar 200kg-500kg), baja mangan tidak cocok. Pengecoran kami menggunakan baja paduan rendah untuk pengecoran palu penghancur besar.
Pemilihan Elemen Bahan Hammer Penghancur Baja Paduan Rendah
Desain komposisi paduan harus sepenuhnya mempertimbangkan pemenuhan persyaratan kinerja paduan. Prinsip desainnya adalah untuk memastikan daya tahan yang cukup dan kekerasan dan ketangguhan tinggi. Tegangan internal bainit umumnya lebih rendah dari pada martensit, dan ketahanan aus bainit lebih baik daripada martensit pada kekerasan yang sama. Komposisi baja paduan sebagai berikut:
Elemen Karbon. Karbon adalah elemen kunci yang mempengaruhi mikrostruktur dan sifat baja tahan aus paduan rendah dan sedang. Kandungan karbon yang berbeda dapat memperoleh hubungan pencocokan yang berbeda antara kekerasan dan ketangguhan. Paduan karbon rendah memiliki ketangguhan lebih tinggi tetapi kekerasan lebih rendah, paduan karbon tinggi memiliki kekerasan tinggi tetapi ketangguhan kurang, sedangkan paduan karbon sedang memiliki kekerasan tinggi dan ketangguhan yang baik. Untuk mendapatkan ketangguhan tinggi untuk memenuhi kondisi servis komponen tahan aus yang besar dan tebal dengan gaya benturan besar, kisaran baja karbon rendah adalah 0.2 ~ 0.3%.
Elemen Si. Si terutama berperan sebagai penguatan larutan pada baja, tetapi Si yang terlalu tinggi akan meningkatkan kerapuhan baja, sehingga kandungannya 0.2 ~ 0.4%.
Elemen Mn. Cina kaya akan sumber daya mangan dan harganya rendah, sehingga telah menjadi elemen aditif utama baja tahan aus paduan rendah. Di satu sisi, mangan dalam baja berperan sebagai penguatan larutan untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan baja, dan di sisi lain, meningkatkan kekerasan baja. Namun, mangan yang berlebihan akan meningkatkan volume austenit yang tertahan, sehingga kandungan mangan ditentukan menjadi 1.0-2.0%.
Elemen Cr. Cr memainkan peran utama dalam baja tuang paduan rendah yang tahan aus. Cr dapat dilarutkan sebagian dalam austenit untuk memperkuat matriks tanpa mengurangi ketangguhan, menunda transformasi austenit yang kurang didinginkan, dan meningkatkan pengerasan baja, terutama bila dikombinasikan dengan mangan dan silikon dengan benar, pengerasan dapat ditingkatkan. Cr memiliki ketahanan tempering yang lebih tinggi dan dapat membuat properti tebal wajah seragam. jadi konten Cr ditentukan menjadi 1.5-2.0%.
Elemen Mo. Mo dapat secara efektif memperbaiki struktur mikro as-cast, meningkatkan keseragaman penampang, mencegah terjadinya kerapuhan temper, meningkatkan stabilitas tempering, dan ketangguhan benturan baja. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekerasan baja meningkat secara signifikan, dan kekuatan serta kekerasan baja dapat ditingkatkan. Namun karena harga yang tinggi, penambahan Mo dikendalikan antara 0.1-0.3% sesuai dengan ukuran dan ketebalan dinding bagian.
Elemen Ni. Ni adalah elemen paduan utama untuk membentuk dan menstabilkan austenit. Menambahkan sejumlah Ni dapat meningkatkan pengerasan dan membuat mikrostruktur mempertahankan sejumlah kecil austenit yang tertahan pada suhu kamar untuk meningkatkan ketangguhannya. Tetapi harga Ni sangat tinggi, dan kandungan Ni yang ditambahkan adalah 0.1- 0.3%.
Elemen Cu. Cu tidak membentuk karbida dan ada dalam matriks sebagai larutan padat, yang dapat meningkatkan ketangguhan baja. Selain itu, Cu memiliki efek yang mirip dengan Ni, yaitu dapat meningkatkan kekerasan dan potensi elektroda matriks, serta meningkatkan ketahanan korosi baja. Ini terutama penting untuk suku cadang tahan aus yang bekerja dalam kondisi penggerindaan basah. Penambahan Cu pada baja tahan aus 0.8-1.00%.
Elemen Jejak. Menambahkan elemen jejak ke baja tahan aus paduan rendah adalah salah satu metode paling efektif untuk meningkatkan sifatnya. Ini dapat menyempurnakan struktur mikro as-cast, memurnikan batas butir, meningkatkan morfologi dan distribusi karbida dan inklusi, dan mempertahankan ketangguhan yang cukup dari baja tahan aus paduan rendah.
Elemen SP. Mereka adalah elemen berbahaya, yang dengan mudah membentuk inklusi batas butir dalam baja, meningkatkan kerapuhan baja dan meningkatkan kecenderungan retak coran selama pengecoran dan perlakuan panas. Oleh karena itu, P dan s harus kurang dari 0.04%.
Jadi komposisi kimia untuk baja tahan aus paduan ditunjukkan pada tabel berikut:
Tabel: Komposisi Kimia Untuk Baja Tahan Aus Paduan | ||||||||
Elemen | C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | Cu | VRE |
Konten | 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 | Langka |
Proses Peleburan
Bahan baku dilebur dalam tungku induksi frekuensi menengah 1 T. Paduan dibuat oleh besi tua, besi kasar, ferrokrom karbon rendah, ferromangan, ferromolibdenum, nikel elektrolitik, dan paduan tanah jarang. Setelah peleburan, sampel diambil untuk analisis kimiawi sebelum tungku, dan paduan ditambahkan sesuai dengan hasil analisis. Jika komposisi dan suhu memenuhi persyaratan penyadapan, aluminium dimasukkan untuk didehidrasi; selama proses penyadapan, logam tanah jarang Ti dan V ditambahkan untuk modifikasi.
Menuangkan & Casting
Pengecoran cetakan pasir digunakan dalam proses pencetakan. Setelah baja cair dikeluarkan dari tungku, itu ditempatkan di sendok. Saat suhu turun menjadi 1 ℃, penuangan dimulai. Untuk membuat baja cair mengisi cetakan pasir dengan cepat, sistem gerbang yang lebih besar (450% lebih besar dari baja karbon biasa) harus diadopsi. Untuk meningkatkan waktu makan dan kemampuan makan riser, setrika dingin digunakan untuk menyesuaikan riser dan metode pemanasan eksternal diadopsi untuk mendapatkan struktur as-cast yang padat. Ukuran palu shredder besar yang dituangkan adalah 20 mm * 700 mm * 400 mm, dan berat satu potong adalah 120 kg. Setelah pengecoran dibersihkan, dilakukan anil suhu tinggi, kemudian gating dan riser dipotong.
Perawatan panas
Proses perlakuan panas quenching dan temper diadopsi. Untuk mencegah retak quenching di lubang instalasi, metode quenching lokal diadopsi. Tungku tahan tipe kotak digunakan untuk memanaskan pengecoran, temperatur austenisasi (900 ± 10 ℃) dan waktu penahanan 5 jam. Tingkat pendinginan quenchant gelas air khusus adalah antara air dan minyak. Sangat bermanfaat untuk mencegah retak quenching dan deformasi quenching, dan media quenching memiliki biaya rendah, keamanan yang baik, dan kepraktisan. Setelah quenching, proses tempering suhu rendah diadopsi, suhu temper adalah (230 ± 10) ℃ dan waktu penahanan adalah 6 jam.
Quality Control
Titik kritis utama baja diukur dengan dilatometer optik dt1000, dan kurva transformasi isotermal austenit kurang dingin diukur dengan metode kekerasan metalografi.
Dari garis kurva TTT, kita dapat mengetahui:
- Ada daerah Teluk yang jelas antara kurva transformasi ferit suhu tinggi, perlit, dan bainit suhu menengah. Kurva C transformasi perlit dipisahkan dari transformasi bainit, menunjukkan hukum penampakan kurva C independen, yang termasuk dalam dua tipe "hidung", sedangkan daerah bainit lebih dekat ke kurva S. Karena baja mengandung unsur pembentuk karbida Cr, Mo, dll., Unsur-unsur ini larut menjadi austenit selama pemanasan, yang dapat menunda penguraian austenit yang kurang dingin dan mengurangi laju penguraiannya. Pada saat yang sama, mereka juga mempengaruhi suhu dekomposisi austenit yang kurang dingin. Cr dan Mo membuat zona transformasi perlit bergerak ke suhu yang lebih tinggi dan menurunkan suhu transformasi bainit. Dengan cara ini, kurva transformasi perlit dan bainit dipisahkan dalam kurva TTT, dan zona metastabil austenit terdingin muncul di tengah, yaitu sekitar 500-600 ℃.
- Suhu ujung hidung baja sekitar 650, kisaran suhu transisi ferit 625-750, kisaran suhu transformasi perlit 600-700 ℃, dan kisaran suhu transformasi bainit 350-500 ℃.
- Pada daerah transformasi suhu tinggi, waktu paling awal untuk mengendapkan ferit adalah 612 detik, masa inkubasi perlit terpendek adalah 7 detik, dan jumlah transformasi perlit mencapai 270% pada 50 detik; Masa inkubasi transformasi bainit sekitar 22 detik pada suhu 860 dan transformasi martensit terjadi pada suhu di bawah 20. Terlihat bahwa baja memiliki daya pengerasan yang baik.
Properti Mekanik Hammer Penghancur Baja Paduan Rendah
Sampel yang diambil dari uji coba menghasilkan badan palu penghancur yang besar, dan sampel strip 10 mm * 10 mm * 20 mm dipotong dengan pemotongan kawat dari luar ke dalam, dan diukur kekerasannya dari permukaan ke tengah. Posisi pengambilan sampel ditunjukkan pada Gambar. 2. #1 dan #2 diambil dari badan shredder hammer, dan #3 diambil di lubang pemasangan. Hasil pengukuran kekerasan ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2: Kekerasan Palu Penghancur | |||||||
sampel | Jarak dari permukaan / mm | Biasa saja | Total Rata-rata | ||||
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 |
Dapat dilihat dari Tabel 2 bahwa kekerasan HRC badan palu (# 1) lebih besar dari 48.8, sedangkan kekerasan lubang pemasangan (# 3) relatif lebih rendah. Badan palu adalah bagian kerja utama. Kekerasan tinggi badan palu dapat memastikan ketahanan aus yang tinggi; kekerasan rendah lubang pemasangan dapat memberikan ketangguhan tinggi. Dengan cara ini, persyaratan kinerja yang berbeda dari bagian yang berbeda terpenuhi. Dari sampel tunggal, dapat diketahui bahwa kekerasan permukaan umumnya lebih tinggi daripada kekerasan inti, dan kisaran fluktuasi kekerasan tidak terlalu besar.
Sifat Mekanik Hammer Penghancur Paduan | |||
Barang | #1 | #2 | #3 |
ketangguhan benturan (J · cm * cm) | 40.13 | 46.9 | 58.58 |
kekuatan tarik / MPa | 1548 | 1369 | / |
diperpanjang /% | 8 | 6.67 | 7 |
Pengurangan luas /% | 3.88 | 15 | 7.09 |
Data ketangguhan impak, kuat tarik, dan elongasi ditunjukkan pada Tabel 3. Dapat dilihat dari Tabel 3 bahwa ketangguhan impak benda uji Charpy berbentuk U pada hammer adalah diatas 40 J / cm2, dan ketangguhan tertinggi lubang pemasangan adalah 58.58 J / cm * cm; perpanjangan sampel yang dicegat lebih dari 6.6%, dan kekuatan tarik lebih dari 1360 MPa. Ketangguhan impak baja lebih tinggi daripada baja paduan rendah biasa (20-40 J / cm2). Secara umum, jika kekerasan lebih tinggi, maka ketangguhan akan berkurang. Dari hasil percobaan di atas terlihat bahwa aturan ini pada dasarnya sejalan dengan itu.
Mikrostruktur
Mikrostruktur sampel kecil dipotong dari ujung rusak sampel dampak, dan kemudian sampel metalografi disiapkan dengan penggilingan, pra-penggilingan dan pemolesan. Distribusi inklusi diamati pada kondisi tidak ada erosi, dan struktur matriks diamati setelah terkikis dengan alkohol asam nitrat 4%. Beberapa struktur khas palu penghancur paduan ditunjukkan pada Gambar. 3.
Gbr. 3A menunjukkan morfologi dan distribusi inklusi dalam baja. Terlihat bahwa jumlah dan ukuran inklusi relatif kecil, tanpa adanya rongga susut, porositas susut, dan porositas. Dari gambar 3b, C, D, dan E terlihat bahwa keduanya berada pada posisi dekat permukaan dan dekat dengan pusat
Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur yang diperkeras diperoleh dari permukaan ke tengah, dan diperoleh kekerasan yang cukup. Struktur mikro di dekat pusat lebih kasar daripada di permukaan karena inti adalah tempat pemadatan akhir, laju pendinginan lambat dan butiran mudah tumbuh.
Matriks pada Gambar 3b dan C adalah lath martensite dengan distribusi seragam. Reng pada Gbr. 3b relatif kecil, dan reng pada Gbr. 3C relatif tebal, dan beberapa disusun dengan sudut 120 °. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kenaikan martensit setelah quenching pada suhu 900 ℃ terutama didasarkan pada fakta bahwa ukuran butir baja meningkat pesat setelah quenching pada suhu 900 ℃. Gambar 3D dan e menunjukkan martensit halus dan bainit bawah dengan sejumlah kecil ferit kecil dan granular. Area putih tersebut adalah quenched martensite, yang relatif tahan korosi dibandingkan bainit, sehingga warnanya lebih terang; struktur seperti jarum hitam adalah bainit bawah; titik hitam adalah inklusi.
Karena lubang pemasangan palu shredder didinginkan di udara dan suhu quenching rendah, ferit tidak dapat sepenuhnya larut ke dalam matriks. Oleh karena itu, sejumlah kecil ferit tetap berada di matriks martensit dalam bentuk potongan dan partikel kecil, yang menyebabkan penurunan kekerasan.
Hasil
Setelah casting, kami mengirim dua set palu penghancur ke pelanggan kami, satu set palu penghancur baja tahan aus paduan, satu set palu penghancur baja mangan. Berdasarkan umpan balik pelanggan, palu penghancur baja tahan aus memiliki umur 1.6 kali lebih lama dari palu penghancur mangan.