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    高硬度离心铸铁铸件的试验方法

    类别:行业动态   发布时间:2020-03-06 16:56:51   浏览:

      1铸件试验方法

      试样是从出产现场800mm×1700mm轧辊上工作层用机床切的一块,再用线切割加工成10mm×10mm×55mm无缺口试样,轧辊工作层成分w(%)为:2.81C,0.593Si,1.07Mn,17.48Cr,1.08Ni,1.33Mo,0.033P,0.031S.在JB5型摆锤冲击韧性试验机上测量试样开裂的冲击功,用千分尺测量试样的冲击断口尺度,核算得到冲击韧度。硬度用HR2 150D型洛氏硬度计在无缺口试样上选取6个点测验,取其平均值。金相试样是从冲击试样的断头上截取,经过打磨,预磨和抛光,用王水浸蚀,用高硬度高铬离心复合铸铁轧辊热处理型光学显微镜和Cambridges2360型扫描电镜观察其金相安排。

      试块热处理之前,用线切割加工成2mm×13mm的试样,用DT1000热胀大仪测定高铬轧辊的临界改变温度点。本文挑选测临界点的加热冷却速度为0.1℃/s,奥氏体化温度保温30min.试样处于真空状态,热处理试验在高温电阻炉和可控硅控制井式炉内进行。

      2试验成果及剖析

      2.1临界改变温度点的测定

      热胀大法是依据资料在升温或降温进程中发作不同比容相的改变来测量资料的临界变温点的。拿高铬铸铁来说,它的铸态低温相(P相)与高温相(γ相)比容差很大,当发作相变时,伴随有体积效应叠加在纯粹的热胀冷缩效应上,破坏了胀大量与温度之间的线形联系。因此,依据热胀大曲线上所显示的热胀大形态的改变去确定相变温度是十分容易的。高铬铸铁是晶体结构,多晶体的胀大和缩短是各向异性。体积改变与长度改变有如下联系:△V/V=3×△L/L.实践上,试验中观察到的并非加热或冷却时试样的体积改变,而是长度的改变。

      在加热到780~800℃开端奥氏体化,基体安排中的珠光体改变为奥氏体,即P→γ,因为面心立方奥氏体比体心立方的铁素体的原子堆垛密度高,在珠光体向奥氏体改变进程中会发作显着的体积缩短,能够显着地观察到这种改变;在冷却阶段发作马氏体改变,冷却曲线上能显着观察到马氏体改变引起的体积改变,依据冷却阶段曲线改变呈现的拐点,得到不同测验条件下马氏体开端改变点的温度Ms.将热胀大曲线选用切线法测得,Ac1=795℃,Ac3=840℃,Ms=280℃,Mf低于室温。

      2.2轧辊冷却进程温度实测

      在轧辊出炉空冷进程顶用热电偶在轧辊外表和轧辊外表以下80mm处测温,

      2.3模仿现场热处理工艺

      依据现场采集的温度随时刻改变曲线,制定了试样的热处理工艺,选用不同的淬火保温温度,一起有意识的加长了淬火中温保温时刻,未回火在热处理进程中,跟着加热温度的升高,碳及合金元素的分散才能逐步添加,必然导致二次碳化物的分出。二次碳化物的分出,将使此刻的奥氏体中合金元素及碳的含量下降,并相应地提高了Ms点和Mf点,然后有利于在空淬进程中添加马氏体数量和减少剩余奥氏体量。当加热温度超越共析改变温度时,跟着加热温度的升高,奥氏体中碳和合金元素的溶解度也将随之升高,当到达某一温度后,溶解度大于某部分微区的奥氏体中的实践含量,将导致已分出的二次碳化物从头溶入奥氏体中,而其它部分微区的奥氏体中的合金元素及碳的含量仍大于本元素在该温度下奥氏体中的溶解度,这些微区仍有二次碳化物分出,且分出的碳化物也伴跟着聚集长大。因此在共析改变温度以上,则二次碳化物的分出和溶入这两个进程一起进行。在共析改变至某一温度之间,二次碳化物分出速度依然超越其溶入速度,在此温度区间加热,依然是以二次碳化物分出为主。而在某一温度以上时,二次碳化物的溶入速度则要超越其分出速度,则在此温度以上加热时,是以二次碳化物溶入为主。依据上面理论和热胀大试验成果,咱们选用淬火在箱式炉中加热到950℃保温1h,然后把试样迅速的放入预先加热到不同淬火中温保温温度的恒温井式炉中保温10h出炉空冷。回火温度选用525℃,保温6h出炉空冷。

      2.4安排观察

      不同热处理工艺下试样的扫描电镜二次电子照片,主要是基体和二次碳化物及三次碳化物。能够显着看出淬火态(W5)和回火态的差异,就是淬火态细微的分出碳化物量很少。W1的二次碳化物颗粒较大,有隐针马氏体呈现;W2细微弥散的分出三次碳化物量较多,一起能够看出隐针马氏体;W3二次碳化物的量较多,有隐针马氏体呈现;W4和W2类似,但三次碳化物的量和隐针马氏体的量少于W2.图7是200倍的光学显微镜照片,基体主要是马氏体+碳化物+剩余奥氏体,能够显着看出,W222中的一次和二次碳化物细微且弥散散布;W121中的碳化物是长条状;W321的碳化呈块状,并且较大;W421中的碳化物和W222中的类似,但二次碳化物量较少;W5的碳化物的量多且大,呈网状散布。

      在加热到高温状态下,共晶碳化物由外表自由能较高的网状向粒状化改变是热力学的必然趋势。在网状共晶碳化物的某些部分部位优先溶解,使共晶碳化物发作断网。这些部分部位主要是位于网的接连缝隙处和网状衔接的"缩颈"部位即网状接连中截面突变部位。共晶碳化物外表孔洞的扩展也将导致断网。断开后的共晶碳化物,将会发作聚会和球化,这主要是经过曲率大的共晶碳化物尖角部位的溶解,在W222和W421中较显着。

      2.5硬度检测成果

      不同热处理工艺下的试样硬度,能够看出,不同热处理淬火态的硬度值在65.3~68.5 HRC之间,淬火中温保温温度为450℃时,硬度达了最高的68.5HRC;回火后硬度在55.0~56.4HRC之间,回火后硬度下降大约10HRC,同样是淬火中温保温温度为450℃时硬度最高,到达了56.4HRC.同一试样的硬度差在5HRC以内,不同试样同一工艺的硬度差有的到达了5.4HRC,如W221和W222未回火后硬度普遍下降的原因,主要是呈现了回火马氏体和部分马氏体分解,而回火马氏体的硬度低于淬火马氏体;另一方面因为碳化物聚集长大使弥散度减小,然后导致硬度下降;有个别试样在同一工艺下呈现硬度不同大的原因可能是试样的成分偏析,或试样淬火时在炉中的方位不同造成的。淬火态和回火态的硬度都是淬火中温保温温度为450℃时硬度最高,这说明这个温度是马氏体改变量到达最理想的温度。

      从试样的热处理工艺和硬度值能够看出,这种资料的淬透性是很好的。淬火中温保温温度较低时硬度较低,主要是因为淬火中温保温温度低时,奥氏体中溶解的碳和合金元素少,淬火改变后马氏体中饱满的碳和合金元素最也较少,故硬度相对较低。

      2.6冲击韧度检测成果

      试样的冲击韧度在3.92~5.66 J/cm2之间,当淬火中温保温温度是450℃时,冲击韧度值到达了最高,为5.66J/cm2。这说明当淬火中温保温温度为450℃时,能够得到有利于提高冲击韧度的基体和碳化物安排。

      中温淬火保温温度在450℃时冲击韧度最好,主要是碳化物没有长大,细微且均匀弥散的散布在马氏体基体上,不利于裂纹的扩展;当淬火中温保温温度高了以后,因为碳化物的聚集长大使其弥散度减小,导致其冲击韧度值有所下降。淬火保温温度低于450℃时冲击韧度值较低,主要是剩余奥氏体量较少的原因。

      3结论

      (1)经热胀大试验测得所研究成分的高硬度高铬离心复合轧辊的临界改变温度为:Ac1=795℃,Ac3= 840℃,Ms=280℃,Mf低于室温。

      (2)高硬度高铬离心复合铸铁轧辊最佳的热处理计划:选用高温950℃×1h,中温450℃×10h空冷淬火+525℃×6h空冷回火。

      (3)经模仿现场热处理工艺,高硬度高铬离心复合铸铁的硬度可达55.6HRC以上,冲击韧度达5.66 J/cm2,完全满足运用要求。

      (4)经热处理后的高硬度高铬离心复合铸铁的安排为马氏体基体+弥散的一次,二次和三次碳化物。


     

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