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碳化物奥氏体-提高大负荷抛丸机叶片寿命的研究2022-12-30

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本文围绕碳化物、奥氏体、铸铁、叶片、铸件、金相、组织、细化、基体、凝固等有关词展开编写的关于提高大负荷抛丸机叶片寿命的研究的碳化物奥氏体相关文章,仅供大家了解学习。

提高重载抛丸机叶片寿命的研究通过对重载抛丸 抛丸机叶片的工况和失效分析,为提高叶片寿命,通过调整合金成分,辅以B 1V+RE-is复合孕育工艺,激冷串联铸造,消除铸造缺陷,获得低碳高铬奥氏体铸铁。
一、试验情况及结果:采用60kg酸性中频感应炉熔炼铁水。
为了贴近生产实际,采用高铬铸铁叶片回收炉料作为炉料,并用低碳铬铁和废渣调整合金成分。
用快速热电偶测得炉前出钢温度为1550 ~ 1600℃,浇注温度为1450~1500℃。
采用粉煤粘土砂型铸造,将HT20-40冷硬铸铁或自制石墨板放入模具中激冷。
冲击块尺寸为20x20x110mm,冲击试验在JB308冲击试验机上进行。
B 10 v 10。1Re-siFe复合孕育,其加入量(%)为:B0.06~0
08,V0.1~0.5,I,Re-51-Fe0.3~0.6
试验结果:铸态冲击试块的性能和分析见表L,其金相组织见图1。铸态冲击试块的性能及分析见表2,金相组织见图2~3。表1铸态冲击试块的性能及分析由于都是同炉铁水,所以化学成分和金相组织与表2中的铸态冲击试块相同。图1微观结构:奥氏体十共晶碳化物,铸态,未冷却。8%硝酸酒精腐蚀x500图2显微组织:奥氏体+碳化物,铸态和激冷,纵向8%硝酸酒精腐蚀x532图3显微组织:奥氏体十碳化物铸态和激冷,横向8%硝酸酒精腐蚀x532 II。讨论(一)B+V+Re-iS复合孕育能降低熔体中的C含量,提高初生奥氏体前沿的C浓度。
Re可以细化初生奥氏体,从而细化碳化物。
Re还能增加共晶转变的相对过冷度,扩大共晶凝固范围,改变高亚共晶度高铬铸铁的凝固方式,使高铬铸铁的碳化物趋于孤立。
B在固溶体中的溶解度很小,经常在晶界聚集或析出。
Re能降低固溶体的晶界能,同时也在晶界处富集,对B在晶界的析出有重要影响,抑制B在晶界析出引起的脆化。
根据数据1 [],单独用B变质提高了铸铁的耐磨性,但韧性较低。用. 1RE-IS-Fe进行变质处理大大提高了韧性,但耐磨性受到IS含量增加的影响。
和b.1稀土硅铁化合物,并利用两者的优点细化结构,以弥补彼此的不足。
匹配一定量的V,(这是一种有效的碳化物稳定元素),可以增加共晶碳化物的硬度,细化柱状组织,增加激冷效果,起到弥散强化的作用,打破碳化物的网状,从而提高耐磨性和冲击韧性。
VC是白口铸铁中的孤立球体,与基体有很强的结合力,显微硬度高达HV28。
综上所述,我们选择Re-B-Y复合变质工艺,较好的匹配量为:B0.06~0.08%,Re-Si-Fe0.3~0.86%(加入量),VO 0.1 ~ 0.3%,可获得冲击值8 ~ 16)J/cm,硬度HRC5~57的铸态块体的良好性能。
显然,我们的改性工艺对提高材料的韧性有的效果。
其金相组织如图1~3所示。
从图中可以看出,碳化物呈孤立分布。
对于奥氏体基体的高铬铸铁,由于Re元素的平均原子半径比Fe大25%,溶解在奥氏体中提高了加工硬化前后奥氏体的显微硬度,从而强化了基体,增加了基体的硬化能力。因此,铸态奥氏体的显微硬度较高,宏观硬度也有所提高。
采用淬火工艺时,奥氏体中的Re含量会增加,上述现象更加明显。
(二)低温的影响1。对成分设计的影响抛丸具有降低耐磨性和力学性能的初生碳化物的过共晶成分不宜用于叶片,即使选择了共产物成分,量大了也会造成严重的早期脆性断裂抛丸。
某厂试制了两个炉叶片,使用寿命很短。
分析结果表明,早期脆性断裂是由含碳量过高引起的,含碳量在3.4~3.6%时出现粗大的一次碳化物,如图4所示,装机试验中叶片寿命很短。
因此,如果选择稍有亚共晶度的合金成分,在采用激冷工艺时,合金的亚共晶度应较大,所以我们选择碳含量在2.4~2.8%范围内。
图4。8%硝酸酒精腐蚀x532的金相组织和回火马氏体+碳化物的Cr/C值是高铬铸铁的主要参数。
铸铁中的铬以碳化物和奥氏体固溶体的形式存在。
Cr/C。5、随着比值的降低,(Fe,Cr),C:型碳化物逐渐被(Fe,Cr):C型碳化物取代,奥氏体中铬含量相应降低,其稳定性降低。
当Cr/c >: 5时,碳化物以(Fe,Cr)形式存在,C:,奥氏体中铬含量增加,稳定性提高,有利于获得铸态奥氏体基体组织。
激冷会降低碳化物中的铬含量,从而增加奥氏体中的铬含量,进一步提高其稳定性,更有利于获得铸态奥氏体基体。
而Cr/C值过大则意味着铸铁含碳量降低,碳化物数量减少或铬含量过多,导致铸件耐磨性和力学性能下降。
砂型铸造时,Cr/C值应为5-6,而在激冷的情况下,碳含量应相应减少,Cr/C比为6-7。
2.对叶片内部质量的影响。高铬铸铁的结晶冷却速度加快,铁水过冷度增加,晶核增多,铸铁组织细化,不连续(Fe,Cr),c。
共晶碳化物的弥散度、尺寸和数量增加,导致亚共晶铸铁中初生奥氏体的细化。
从Fe-Cr-C三元状态图可以看出,高铬铸铁的联产反应发生在30℃左右的温度范围内,亚共晶铸铁的固相和液相线之间的温度区间随着碳含量的降低而增大。所以高铬铸铁有严重的糊料凝固趋势,使铸件容易形成弥散的缩孔和析出的气孔。
这种趋势随着共晶度的降低而增强
根据铸件的凝固理论,铸件的凝固方式是由合金本身的特性、液相和固相之间的距离、结晶温度范围tc和陶瓷零件的温降δt决定的。
△TC/δt ;1、铸件的凝固倾向于逐层凝固。
加强铸模的热传导增加了铸件的温降。即使△ TC/△ T降低,铸件也可能由糊状凝固转变为中间或逐层凝固,合金的沿晶缩孔倾向降低,合金密度增加。
激冷陶瓷件的密度由7.52克/厘米提高到7.62克/厘米,气孔率下降了1.3%,铸件的致密性和坚固性大大提高。
3.激冷对铸造工艺的要求。冷却用于提高叶片的寿命。我国某铸造机械厂对激冷叶片进行了研究,并已成功应用于生产。
然而,在某铸造机械厂的初期试制阶段,由激冷引起的“画脸”铸造缺陷对叶片寿命影响很大。
因此,我们对激冷造成的表面缺陷进行了分析,认为这些缺陷是由于激冷造成的铁水流动性降低造成的。
在观察充型过程中,发现“画脸”铸造缺陷的形成如图5所示。
为了改变充型方式消除这一缺陷,我们进行了平浇和斜浇试验,铸件缺陷明显减少。
如果叶片的铸造工艺改为立式铸造,这种“花脸”缺陷有望彻底消除。
图5花面缺陷的形成过程叶片生产采用激冷时,应严格控制浇注温度。
浇注温度过高,冷铁的激冷效果会减弱;浇注温度过低,会导致充型不充分,得不到完整的铸件。
为了缩短浇注一批铸件的连续时间,应采用串法。
用磁力生产线生产抛丸叶片可能更理想。

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