提高大負荷拋(pāo)丸機葉片壽命的研究

日期2018-04-12
訪問次數4498
摘要:研製(zhì)了奧氏體基休高鉻鑄鐵葉片和(hé)消除其顯微縮鬆、提高了大(dà)拋丸量拋丸機葉片壽命的措施
關鍵詞:高鉻鑄鐵葉片奧氏體(tǐ)基體
通過對大拋丸量拋丸機葉片的工況(kuàng)和失效(xiào)分析,為(wéi)提高其葉片壽命,采用調整合金成分,輔以(yǐ)B十V+Re一(yī)is複合孕育工藝和(hé)應用激冷及串法澆注及消(xiāo)除鑄造(zào)缺陷,以獲(huò)得低碳高鉻(gè)奧氏體鑄鐵。
一、試驗情況與結果
鐵水用60kg酸性中頻感應電爐(lú)熔煉。為接近(jìn)生產實際,用(yòng)高鉻鑄鐵葉片回爐料作爐料,用低碳鉻鐵及廢俐調整合金成份。用快速熱電偶(ǒu)測定爐前出鐵溫度為1550~1600OC,澆注溫度為1450~1500℃。
采用(yòng)煤粉(fěn)粘土砂型鑄造,型內放HT20一40冷鐵或自製石墨板激冷。衝擊試塊尺(chǐ)寸為20x20x
110mm,在JB308衝擊試驗機上作衝擊(jī)試驗。用(yòng)B十V十.1Re一siFe複合(hé)孕育,其加(jiā)入量(%)為:B0.06~0。08,V0.1~0.5,i,Re一51一(yī)Fe0.3~0.6。試驗結果:鑄(zhù)態衝擊試塊性能及分(fèn)析(xī)見表l,其金(jīn)相組織(zhī)見圖1.激冷鑄態衝擊試塊性能及分(fèn)析見表2,金相組織見圖(tú)2~3
表1鑄態衝擊試塊性能及分(fèn)析 鑄態衝擊試(shì)塊性能及分析
四組試塊均為同一爐鐵水,故(gù)化學成分、金相組織同 表2激冷鑄態(tài)衝擊試塊性能(néng)及分(fèn)析(xī)

顯微組織:奧氏休十共(gòng)晶碳化物,鑄態,非激冷,橫向,8%硝(xiāo)酸酒精腐蝕x500
圖1顯微組織:奧氏休十共晶碳化物,鑄態,非激冷,橫向,8%硝酸酒精腐(fǔ)蝕x500 顯微組織:奧氏休+碳化物,鑄態、激冷、縱(zòng)向8%硝酸酒精腐蝕x532 顯(xiǎn)微組織:奧氏體十碳化物鑄態、激冷、橫向8%硝(xiāo)酸酒精腐蝕x532
圖2顯微組織(zhī):奧氏休+碳(tàn)化物,鑄態、激(jī)冷、縱向8%硝酸(suān)酒精腐蝕x532 顯微組織:奧氏(shì)體十碳化物鑄態、激冷、橫向8%硝酸酒精腐(fǔ)蝕(shí)x532
圖3顯微組織:奧氏體十碳化物(wù)鑄(zhù)態、激冷、橫向8%硝酸酒精腐蝕x532

二、討論(lùn)
(一)B+V+Re一iS複合孕育作(zuò)用
B和Si都能(néng)減少熔體中C的含量,使初生奧氏體前沿的C濃度增加,造成鐵液(yè)中C的原子集團數增多(duō),從而使(shǐ)碳化物的生長核心增多,有利於碳化物的細(xì)化。Re具(jù)有細化初生奧氏體因而(ér)有細化碳化(huà)物的作用。Re還能使共晶轉變的相對(duì)過冷度增加(jiā),共晶凝固範圍增大,改變亞共晶程度大(dà)的高鉻鑄鐵的凝固方式(shì),能(néng)使高鉻鑄鐵的碳化物趨於(yú)孤立分布。B在固溶體中的溶解度很小,常在晶界偏(piān)聚或析(xī)出(chū)。Re能降低固溶體的晶界(jiè)能,在晶界也有相當的富集,從而對B在晶(jīng)界析出產生重要的影響(xiǎng),抑製B在晶界析出可能造成的脆(cuì)化現象。據(jù)資料1[〕介紹:單獨用B變質(zhì)處理,鑄鐵的抗磨性提高,但韌性(xìng)較低,用.1Re一iS一Fe變質處理,雖(suī)韌性提(tí)高(gāo)幅度(dù)較(jiào)大,但因iS含量增加,使抗磨性受影響。B和.1稀土矽鐵(tiě)複合(hé),利用(yòng)兩者細(xì)化組織(zhī)的長處,以相(xiàng)互彌(mí)補各自的不足。並匹配一定量的V,(它是(shì)有效的碳化物穩定元素(sù)),能增加共晶碳化物的硬度,細化柱(zhù)狀組織,增加激冷(lěng)效應,起彌散強化作用,使碳化物(wù)斷(duàn)網,從而提高抗磨性和衝擊韌性。VC在白口鑄鐵中呈孤立的球形,和基體的內聚結合力強,顯微硬度高達(dá)HV28。。。綜上所述,www91選用Re一B一y複合變質工藝,其較佳匹配量為:B0.06~0.08%,Re一Si一(yī)Fe0.3~0.86%(加入量),VO.1~0.3%,取得鑄態試塊的衝擊值8一16)J/cm²和硬度HRC5~57的良好性能。顯然,www91的變質工藝對材質(zhì)韌性的提高效果是顯著的。其金相組織見圖1~3。由(yóu)圖可見,碳化物呈孤立分布。
對(duì)於奧氏體基體高鉻(gè)鑄鐵,因(yīn)Re元素平均原子半徑比Fe大25%,溶於奧(ào)氏體提高了奧氏體在加工硬化前和加工硬化後的顯微硬度,從而強化了(le)基體和增加了基體硬化能力,所以鑄(zhù)態奧氏體顯微硬度較高,使宏觀硬度也提高。當采用激冷(lěng)工藝時,奧氏體中Re的含(hán)量(liàng)會有所增加,上述現象就更明(míng)顯。



(二(èr))激冷的影響
1、對成分設計的影響

拋丸(wán)葉片不宜選用出現一次碳化物而(ér)使耐(nài)磨性和機械性能降低的過共晶成分,而且即使選用共品成分,在大拋(pāo)丸量時,也會(huì)引起嚴重早期脆斷。某廠曾試製兩爐葉(yè)片,壽命都很短。分析結果表明(míng):都是因為含碳量高,而引起早期(qī)脆斷(duàn),碳量為3.4~3.6%出現粗大的一次碳(tàn)化物如圖4所示,裝機試驗葉片壽命很短。所以選用亞共晶程(chéng)度(dù)稍大(dà)的合金成分,在采(cǎi)用激冷工藝時,則合金的亞共晶程度應更大些,所以www91選用含碳量在2.4~2.8%範圍內。 8%硝酸酒精腐蝕x532金相組織(zhī)、回火馬氏體+碳化物
圖(tú)4、8%硝酸酒精腐蝕x532金(jīn)相組織、回火馬氏體+碳化物
Cr/C值是高鉻鑄鐵的主要參數。鑄鐵中的鉻以碳化物和固溶於(yú)奧氏體兩種形式(shì)存在。Cr/C<5
時,隨著(zhe)比值的減小,(Fe,Cr),C:型碳化物被(Fe,Cr):C型逐步取代,奧氏體中含鉻量(liàng)相應減少,其穩定性(xìng)降低。當Cr/C>5時,碳(tàn)化物以(yǐ)(Fe,Cr),C:型存在,奧氏體中含鉻(gè)量增加,穩定性增大,有利於得到鑄態全奧氏體(tǐ)基體組織。采用激冷會使碳化物中的含(hán)鉻量降低,從而增加奧氏體中的含鉻量,進一步提高其穩定性,更利於獲得鑄態(tài)奧氏(shì)體基體。但過大的Cr/C值(zhí),意味著(zhe)鑄鐵含碳量的降低,碳化物數量減少或含鉻量過多,導致鑄件耐磨性及(jí)機械性能下降。在砂(shā)型`鑄造時,Cr/C值選5一6,而(ér)在激冷情況下,需相應降低碳的含(hán)量,Cr/C比值選用6~7。
2.對葉片(piàn)內部質量的影響
提高(gāo)高鉻(gè)鑄(zhù)鐵的結晶冷卻速度,使鐵(tiě)水的過冷度增加、結晶核心(xīn)增多、鑄鐵組織(zhī)細化和不連續的(Fe,Cr),C。型共晶碳化物分散度加大(dà),尺寸(cùn)細化,數量增(zēng)加,致使亞共晶鑄鐵的初生奧(ào)氏體(tǐ)細(xì)化。
從Fe一Cr一C三元狀態圖可知,高(gāo)鉻鑄鐵的共品反應大約在30OC的溫度範圍內進行,亞共晶(jīng)鑄鐵隨著含(hán)碳量減少(shǎo),固液相線溫度間隔加大,因此(cǐ)高鉻鑄鐵有著嚴重的糊狀凝固趨勢,這就使得鑄件有形成分散縮孔和析出性氣(qì)孔(kǒng)的傾向。這個傾向隨共晶度的減小而增大。根(gēn)據(jù)鑄件凝固理論,鑄件的凝固方式是由合金本身的特性,液固相線間距、結晶溫度範圍tc和濤(tāo)件的溫(wēn)度降δt所決定的。
△tc/δt<1時,鑄件的(de)凝固趨於逐層凝(níng)固(gù)。加(jiā)強鑄型的導熱,使鑄件溫度降增大(dà),即(jí)使△tc/δt減小(xiǎo),鑄件就可能由糊狀凝固方式改變為中間或逐層凝固,合(hé)金的晶間縮鬆傾向顯著減小(xiǎo),合金密度增大。激(jī)冷皮濤件的密度由7.52g/cm³增至7.62g/cm³,孔洞率低了1.3%,鑄件的致密性和健全性大大提高。
3.激冷對鑄造工藝的要求
應用激冷提高葉片壽命,國內某鑄造機械廠對激(jī)冷葉片進(jìn)行了研究,已(yǐ)成功地用於生產。但在(zài)某鑄造機械(xiè)廠初試階段,因激冷產生的“花臉(liǎn)”鑄造缺陷對葉(yè)片壽命影響很(hěn)大。為此www91對激冷所產生的表麵缺陷進行了分析,認為缺陷是由於激冷使鐵水的(de)流動性降低所致。在(zài)觀(guān)察充型(xíng)過(guò)程中發現,“花臉”鑄造(zào)缺陷的形成如圖5所示(shì)。為(wéi)了改變充(chōng)型方式(shì)以消除這種缺陷,www91進行了平做斜澆試驗,結果鑄造缺陷明顯減輕。若把(bǎ)葉片的鑄造工藝改為立澆時,這種“花臉”缺陷有希(xī)望得到完全消除。 花臉缺陷的(de)形成過程
圖5花臉缺(quē)陷的形成過(guò)程
把激(jī)冷應(yīng)用於葉片生產時(shí),需對澆注溫(wēn)度進行嚴格(gé)控(kòng)製。若澆注溫度過高,將減弱冷鐵的激冷作用(yòng);澆(jiāo)注溫度過低(dī)時會產生(shēng)充型(xíng)不足,得不(bú)到完整的鑄件。為縮短澆注一批鑄件延續的時間,宜采(cǎi)用串法。若用磁型(xíng)生產線生產拋丸葉片可能更為理想。
參考文獻
〔1〕王兆昌、韓(hán)福(fú)生:B與Re一51變質處理對高Cr一Mn白口鑄鐵的組織及性能的影響,《鑄造》,〔8)1985:
网站地图 www91_91在线视频_91视频污_91美女视频