Износостойкая (или устойчивая к истиранию) литая сталь относится к литой стали с хорошей износостойкостью. По химическому составу разделяют на нелегированные, низколегированные и легированные износостойкие литые стали. Существует много типов износостойких сталей, которые условно можно разделить на высокомарганцевые, средне- и низколегированные износостойкие стали, хромомолибден-кремний-марганцевые стали, кавитационно-стойкие стали, износостойкие стали, и специальная износостойкая сталь. Некоторые легированные стали общего назначения, такие как нержавеющая сталь, подшипниковая сталь, легированная инструментальная сталь и легированная конструкционная сталь, также используются в качестве износостойкой стали в определенных условиях.
Средне- и низколегированные износостойкие стали обычно содержат такие химические элементы, как кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, вольфрам, никель, титан, бор, медь, редкоземельные элементы и др. Вкладыши многих шариков крупных и средних размеров мельницы в США изготавливаются из хромомолибденсиликомарганцевой или хромомолибденовой стали. Большинство мелющих шаров в США изготовлено из средне- и высокоуглеродистой хромомолибденовой стали. Для заготовок, которые работают при относительно высоких температурах (например, 200～500℃) в условиях абразивного износа или чьи поверхности подвергаются относительно высоким температурам из-за теплоты трения, используются такие сплавы, как хром-молибден-ванадий, хром-молибден-ванадий-никель или хром-молибден-ванадий-вольфрам. можно использовать.
Истирание — явление, при котором материал на рабочей поверхности объекта непрерывно разрушается или теряется при относительном движении. В зависимости от механизма износа износ можно разделить на абразивный износ, адгезионный износ, коррозионный износ, эрозионный износ, контактно-усталостный износ, ударный износ, фреттинг-износ и другие категории. В промышленной сфере абразивный износ и адгезионный износ составляют наибольшую долю отказов деталей из-за износа, а такие виды отказов из-за износа, как эрозия, коррозия, усталость и истирание, как правило, возникают при работе некоторых важных компонентов, поэтому их становится все больше. и больше внимания. В условиях труда часто одновременно или друг за другом возникают несколько форм износа, причем взаимодействие износа приобретает более сложную форму. Определение вида износа детали является основой обоснованного выбора или разработки износостойкой стали.
Кроме того, износ деталей и узлов является проблемой системного проектирования. На износ влияет множество факторов, в том числе условия работы (нагрузка, скорость, режим движения), условия смазки, факторы окружающей среды (влажность, температура, окружающие среды и т. д.), а также материальные факторы (состав, организация, механические свойства), поверхность качество и физико-химические свойства деталей. Изменения каждого из этих факторов могут изменить степень износа и даже изменить механизм износа. Видно, что материальный фактор является лишь одним из факторов, влияющих на износ заготовки. Чтобы повысить износостойкость стальных деталей, необходимо начать с общей системы трения и износа в конкретных условиях для достижения желаемого эффекта.
1. Термическая обработка на раствор (водная закалка) отливок из износостойкой высокомарганцовистой стали.
В литой структуре износостойкой высокомарганцевой стали имеется большое количество выделенных карбидов. Эти карбиды снижают прочность отливки и облегчают ее разрушение во время использования. Основной целью термообработки на раствор отливок из высокомарганцовистой стали является устранение карбидов в литой структуре и на границах зерен для получения однофазной аустенитной структуры. Это может улучшить прочность и ударную вязкость стали с высоким содержанием марганца, так что отливки из стали с высоким содержанием марганца подходят для более широкого спектра областей.
Термическую обработку на раствор отливок из износостойкой высокомарганцовистой стали можно условно разделить на несколько этапов: нагрев отливок до температуры выше 1040°С и выдержку их в течение соответствующего времени, чтобы карбиды в них полностью растворились в однофазном аустените. ; затем быстро охлаждая, получите структуру твердого раствора аустенита. Эту обработку раствором также называют обработкой ужесточения воды.
(1) Температура обработки водой.
Температура водостойкости зависит от химического состава стали с высоким содержанием марганца и обычно составляет 1050–1100 ℃. Высокомарганцевые стали с высоким содержанием углерода или высоким содержанием легированных сплавов (например, сталь ZG120Mn13Cr2 и сталь ZG120Mn17) должны иметь верхний предел температуры водостойкости. Однако чрезмерно высокая температура водостойкости приведет к сильному обезуглероживанию поверхности отливки и быстрому росту зерен стали с высоким содержанием марганца, что повлияет на характеристики стали с высоким содержанием марганца.
(2) Скорость нагрева воды для повышения жесткости
Теплопроводность марганцевой стали хуже, чем у обычной углеродистой стали. Отливки из высокомарганцевой стали подвергаются высоким нагрузкам и легко растрескиваются при нагреве, поэтому скорость нагрева следует определять в зависимости от толщины стенок и формы отливки. Вообще говоря, отливки с меньшей толщиной стенок и простой структурой можно нагревать быстрее; отливки с большей толщиной стенок и сложной структурой следует нагревать медленно. В самом процессе термообработки, чтобы уменьшить деформацию или растрескивание отливки во время процесса нагрева, ее обычно нагревают примерно до 650 ℃, чтобы уменьшить разницу температур между внутренней и внешней частью отливки, а также температуру внутри. печь является однородной, а затем быстро поднимается до температуры жесткости воды.
(3) Время выдержки водоупрочняющей обработки
Время выдержки водной закалки в основном зависит от толщины стенок отливки, чтобы обеспечить полное растворение карбидов в литой структуре и гомогенизацию аустенитной структуры. В обычных условиях его можно рассчитать, увеличив время выдержки на 1 час на каждые 25 мм увеличения толщины стены.
(4) Охлаждение воды для ужесточения обработки
Процесс охлаждения оказывает большое влияние на эксплуатационные характеристики и структуру отливки. Во время обработки водой температура отливки перед попаданием в воду должна быть выше 950°C, чтобы предотвратить повторное осаждение карбидов. По этой причине временной интервал между выбрасыванием из печи и попаданием в воду не должен превышать 30 секунд. Температура воды должна быть ниже 30°C перед попаданием отливки в воду, а максимальная температура воды после входа в воду не должна превышать 50°C.
(5) Твердый сплав после обработки водой.
Если после обработки водной закалкой карбиды в стали с высоким содержанием марганца полностью удалены, металлографическая структура, полученная на этом этапе, представляет собой единую аустенитную структуру. Но такую структуру можно получить только в тонкостенных отливках. Обычно допускается небольшое количество карбидов в аустенитных зернах или на границах зерен. Нерастворенные карбиды и осажденные карбиды можно удалить повторной термообработкой. Однако эвтектические карбиды, осаждающиеся из-за чрезмерной температуры нагрева во время обработки водой, неприемлемы. Потому что эвтектический карбид невозможно снова удалить термической обработкой.
2. Упрочняющая осаждение термообработка износостойких отливок из высокоуглеродистой стали
Дисперсионно-упрочняющая термообработка износостойкой высокомарганцевой стали представляет собой добавление определенного количества карбидообразующих элементов (таких как молибден, вольфрам, ванадий, титан, ниобий и хром) посредством термической обработки для получения определенного количества и размера в сталь с высоким содержанием марганца. Вторая фаза из дисперсных частиц карбида. Эта термообработка может укрепить аустенитную матрицу и улучшить износостойкость стали с высоким содержанием марганца.
3. Термическая обработка отливок из износостойкой среднехромистой стали.
Целью термообработки отливок из износостойкой среднехромистой стали является получение мартенситной матричной структуры с высокой прочностью, ударной вязкостью и высокой твердостью, чтобы улучшить прочность, ударную вязкость и износостойкость стальных отливок.
Износостойкая среднехромистая сталь содержит больше элементов хрома и обладает более высокой прокаливаемостью. Поэтому его обычный метод термообработки: после 950 ℃-1000 ℃ его аустенизация, затем закалка и своевременный отпуск (обычно при 200-300 ℃).
4. Термическая обработка отливок из износостойких низколегированных сталей.
Отливки из износостойких низколегированных сталей обрабатывают закалкой в воде, закалкой в масле и закалкой на воздухе в зависимости от состава сплава и содержания углерода. Перлитная износостойкая литая сталь подвергается термической обработке нормализация + отпуск.
С целью получения мартенситной матрицы, обладающей высокой прочностью, вязкостью и твердостью, а также повышения износостойкости стальных отливок, отливки из износостойких низколегированных сталей обычно подвергают закалке при 850-950°С и отпуску при 200-300°С. .
Время публикации: 07 августа 2021 г.