本文圍繞鑄鐵、碳化物、奧氏體、含量、葉片、增加、硬度、影響、試樣、韌性等有關(guān)詞展開(kāi)編寫(xiě)的關(guān)于拋丸機(jī)高鉻鑄鐵葉片材質(zhì)研究的鑄鐵碳化物相關(guān)文章，僅供大家了解學(xué)習(xí)。
拋丸機(jī)高鉻鑄鐵刀片材料的研究1簡(jiǎn)介刀片是拋丸處理器的關(guān)鍵部件，廣泛用于鑄件清理和軋輥打毛。其工作條件要求其具有良好的耐磨性和足夠的韌性[1~3]。國(guó)內(nèi)外常用的拋丸機(jī)葉片材料有兩種:低鉻白口鑄鐵和高鉻鑄鐵。文獻(xiàn)[4]指出高鉻鑄鐵冷硬葉片的使用壽命是低鉻白口鑄鐵葉片的幾倍。高鉻鑄鐵中價(jià)值較高的品牌是Cr15Mo3，性能優(yōu)良，但含有昂貴的鉬。
上海理工大學(xué)用Cu、Mn代替Mo開(kāi)發(fā)Cr15MnCu高鉻鑄鐵作為葉片材料[4]，對(duì)開(kāi)發(fā)其他不含Mo元素、成分簡(jiǎn)單的高鉻鑄鐵葉片具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
研究了高鉻鑄鐵中主要元素C和Cr對(duì)其相結(jié)構(gòu)、顯微組織、力學(xué)性能和耐磨性的影響，并在安裝條件下測(cè)定了不同含碳量的高鉻鑄鐵葉片的使用壽命，為合理選擇無(wú)鉬高鉻鑄鐵葉片提供了依據(jù)。
2試驗(yàn)材料設(shè)計(jì)了9種不同成分的高鉻鑄鐵，在50kg中頻感應(yīng)爐中熔煉。它們的化學(xué)成分見(jiàn)表1。
表1試驗(yàn)材料的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)3試驗(yàn)方法3.1化學(xué)相分析方法鹽酸甲醇體系電解液低溫電解，析出相進(jìn)行X射線衍射，鑒定碳化物相成分。
電解殘?jiān)昧蛩岷拖跛岱纸庵苽涑恋砣芤海眠^(guò)硫酸銨氧化溶解法測(cè)定。
3.2光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和圖像分析儀分析。用Jenaphot2000顯微鏡分析微觀結(jié)構(gòu)。
用X650掃描電子顯微鏡分析了Cr微區(qū)的組成。
用半自動(dòng)圖像儀測(cè)量k(碳化物)的面積和寬度，每個(gè)樣品測(cè)量5個(gè)點(diǎn)，取平均值。K的含量通過(guò)使用馬爾迪關(guān)系式計(jì)算:碳化物數(shù)量K%=12.33x[C%]+0.55x[Cr%]-152%。
3.3沖擊磨料磨損試驗(yàn)在MLD10沖擊磨料磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，沖擊功率2.0J，沖擊頻率150次/min，時(shí)間120min，10/20目和20/40目精制石英砂，磨料流量30kg/h，下試樣材料U71Mn，39~41HRC。
測(cè)試程序:預(yù)研磨30分鐘，稱重和磨損測(cè)試中清洗120分鐘，計(jì)算重量損失。
3.4機(jī)械性能的測(cè)量用HR150A測(cè)量硬度(HRC)
用NV2顯微硬度計(jì)測(cè)量顯微硬度
沖擊韌性測(cè)試采用直接倒入20mm！根據(jù)GB6296-86，由于樣品的尺寸和形狀，100mm鑄造樣品的沖擊韌性高于標(biāo)準(zhǔn)缺口樣品。
抗折強(qiáng)度樣品是30mm！330mm桿體澆注后，進(jìn)行清砂、切割冒口、砂輪機(jī)打磨處理。如果不加工，直接在試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試。
拉伸試樣是從楔形試樣上切下空白試樣，然后加工而成的。
樣品平行部分直徑為16mm，以4mm/min的速度拉伸樣品，直至樣品斷裂。
3.5 QZG20P 拋丸處理器用于安裝測(cè)試，刀片尺寸162mm！105mm！20mm，每組8片，以尖角鋼砂為丸料，對(duì)不同碳含量的高鉻鑄鐵葉片進(jìn)行了磨損和壽命試驗(yàn)。
4試驗(yàn)結(jié)果及分析4.1高鉻鑄鐵的顯微組織與基于E2的試樣相比，其鑄態(tài)組織為由奧氏體和共晶組成的亞共晶組織，如圖1a所示。
初生奧氏體以枝晶形式生長(zhǎng)，共晶在奧氏體枝晶間凝固，形成網(wǎng)狀分布。
從圖1b可以看出，共晶由共晶奧氏體、其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和共晶碳化物組成。一方面，先凝固的共晶奧氏體與初生奧氏體相連接，另一方面，后凝固的共晶碳化物相分離。圖中初生奧氏體沒(méi)變，共晶奧氏體變了。
共晶碳化物在金屬基體間呈斷續(xù)網(wǎng)狀和半孤立顆粒分布。
它構(gòu)成了高鉻鑄鐵區(qū)別于其他白口鑄鐵的主要組織特征。
高鉻鑄鐵的另一個(gè)顯微組織特征是，室溫下基體主要以?shī)W氏體形式存在，奧氏體的穩(wěn)定性隨著化學(xué)成分的變化而變化，碳化物周圍的共晶奧氏體轉(zhuǎn)變相當(dāng)充分。
四種不同鉻含量的高鉻鑄鐵的顯微組織特征如表2所示。
(a)初生奧氏體枝晶+共晶400x(b)斷續(xù)網(wǎng)狀共晶碳化物800x圖1典型高鉻鑄鐵(2.026%C，15.77%Cr)的顯微組織表2四種不同鉻含量高鉻鑄鐵的顯微組織特征顯微組織中碳化物的數(shù)量、形態(tài)和分布受C和Cr含量的影響。
當(dāng)固碳改變鉻含量或固鉻改變碳含量時(shí)，碳化物數(shù)量變化明顯。
用半自動(dòng)圖像儀測(cè)量碳化物的面積和寬度，用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算碳化物的含量。結(jié)果如表3所示。
數(shù)據(jù)表明，隨著碳和鉻含量的增加，碳化物數(shù)量增加，碳的影響更明顯。
表3碳和鉻含量對(duì)碳化物數(shù)量和尺寸的影響4.2高鉻鑄鐵中鉻的分布鉻主要固溶于奧氏體并富集于碳化鉻中，少量分布于其他類型的碳化物和夾雜物中。鉻在各組成相中的分布影響奧氏體的穩(wěn)定性、碳化物的類型和數(shù)量等。
表4顯示了通過(guò)化學(xué)相分析確定的鉻在固溶體相和沉淀相中的宏觀分布。
數(shù)據(jù)表明，當(dāng)碳或鉻的含量保持不變時(shí)，鉻在兩相中的分布是穩(wěn)定的。
當(dāng)碳含量固定(約2.0%)時(shí)，隨著鉻含量的增加(10%~25%)，碳化物微區(qū)中的鉻含量增加，析出相中的鉻含量增加。
在鉻含量固定(約16%)的情況下，析出相的量與碳含量的增加成正比。
隨著析出相中鉻總量的增加，固溶相中鉻的含量減少，從而降低奧氏體的穩(wěn)定性。
用電子顯微鏡對(duì)9個(gè)不同成分的樣品進(jìn)行成分分析，得出平均值。結(jié)果如表5所示。
數(shù)據(jù)表明，鉻的微區(qū)成分在各相之間存在差異。
初生奧氏體中的固溶鉻含量一般略高于共晶奧氏體，使得共晶奧氏體的穩(wěn)定性略低于初生奧氏體。
當(dāng)高鉻鑄鐵中鉻的含量保持相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，鉻在該區(qū)域的平均成分隨碳含量的變化保持不變，但鉻在各相中的微觀分布發(fā)生了變化。隨著碳含量的增加，形成鉻的碳化物數(shù)量增加，共晶碳化物中鉻的含量降低，奧氏體中鉻的含量隨著碳含量的增加略有降低。
4.3碳和鉻對(duì)高鉻鑄鐵力學(xué)性能的影響4.3.1碳和鉻對(duì)硬度的影響隨著鉻含量的增加，奧氏體變得更加穩(wěn)定，甚至共晶奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的量減少，所以硬度隨著鉻含量的增加而降低。
此外，鉻含量的增加還導(dǎo)致顯微組織中共晶碳化物的增加，導(dǎo)致硬度呈上升趨勢(shì)，因此硬度的變化受這兩個(gè)因素疊加的影響。
在相同的冷卻速度下，當(dāng)基體以?shī)W氏體為主時(shí)，鉻對(duì)硬度影響不大，如圖2所示。
對(duì)碳高鉻鑄鐵硬度的影響如圖3所示。
在相同的冷卻速度和鉻含量下，硬度隨碳含量的增加呈線性增加。例如，當(dāng)碳含量為1.387%，硬度為40HRC，碳含量為2.798%時(shí)，硬度為51HRC，也就是說(shuō)碳含量每增加0.1%，硬度就增加0.78HRC。
這是由于組織中碳化物的增加。
當(dāng)接近共晶成分時(shí)，這種影響基本消失。
因此，在Cr15系列高鉻鑄鐵中，要保持高硬度，碳含量應(yīng)在2.8%左右。如果碳含量繼續(xù)增加，硬度不會(huì)提高，但其他性能會(huì)急劇惡化。
表4高鉻鑄鐵中鉻的化學(xué)相分析結(jié)果圖3碳含量對(duì)高鉻鑄鐵硬度的影響表5高鉻鑄鐵中鉻的微區(qū)成分分析結(jié)果表6碳和鉻對(duì)高鉻鑄鐵鑄態(tài)強(qiáng)度的影響圖4鉻含量對(duì)室溫沖擊韌性的影響圖5碳含量對(duì)室溫沖擊韌性的影響4.3.2碳和鉻對(duì)高鉻鑄鐵鑄態(tài)強(qiáng)度的影響 強(qiáng)度當(dāng)碳含量約為2.0%時(shí)，表6中的數(shù)據(jù)表明鉻含量從10%增加到20%。
高鉻鑄鐵中碳含量對(duì)強(qiáng)度的影響非常敏感。隨著碳含量的增加，強(qiáng)度呈線性下降。
4.3.3碳和鉻對(duì)高鉻鑄鐵室溫沖擊韌性的影響，在碳為2.0%，鉻含量為20%左右時(shí)，固定其他元素，改變鉻含量，可以獲得較好的沖擊韌性。圖4顯示了室溫下鉻對(duì)沖擊韌性的影響。
碳的沖擊韌性明顯受到影響。在15%Cr高鉻鑄鐵中，隨著碳含量的增加，沖擊韌性下降，幾乎呈線性關(guān)系。
主要原因是隨著碳含量的增加，組織中的碳化物含量增加，使高鉻鑄鐵的脆性增加，沖擊韌性降低。見(jiàn)圖54.4碳和鉻對(duì)耐磨性的影響。圖6表明，隨著鉻含量的增加，其耐磨材料的耐磨性降低。
這主要是由于隨著鉻含量的增加，鑄造性能下降，顯微組織孔隙率增加。
圖7顯示碳含量:當(dāng)其為28%時(shí)，硬度變化很小，但沖擊韌性降低。當(dāng)碳含量為2.8%左右時(shí)，抗沖擊磨料磨損性能較高。
圖6鉻對(duì)沖擊磨料耐磨性的影響圖7碳對(duì)沖擊磨料耐磨性的影響4.5安裝試驗(yàn)4.5.1葉片安裝磨損試驗(yàn)對(duì)不同碳含量的鑄態(tài)高鉻鑄鐵葉片進(jìn)行跟蹤安裝試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表7。
結(jié)果表明，隨著碳含量的增加，葉片的磨損率降低，即從65385g/h降低到1.6057g/h，即耐磨性提高。
然而，當(dāng)該含量高達(dá)約3.5%時(shí)，刀片的磨損率明顯增加到95，238 g/h，即耐磨性明顯降低。
可以看出，過(guò)高和過(guò)低的碳含量都不利于葉片的耐磨性。
表7葉片磨損分析表4.5.2葉片壽命分析不同含碳量的原材和高鉻鑄鐵葉片安裝壽命對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表8。
數(shù)據(jù)表明，3.0Cr16高鉻鑄鐵葉片的使用壽命是原高碳高鉻鑄鐵和中鉻鑄鐵的6倍以上。
表8高鉻鑄鐵葉片與原材安裝應(yīng)用結(jié)果對(duì)比5結(jié)論(1) Cr < 10%只能獲得珠光體組織，Cr >: 10%才能保證冷卻時(shí)奧氏體的穩(wěn)定。
在鑄態(tài)冷卻條件下，可獲得以?shī)W氏體和碳化物中Cr為主的復(fù)相組織>:38%，形成(CrFe)7C3碳化物，以斷續(xù)孤立的形式分布在奧氏體基體中，大大提高高鉻鑄鐵的韌性。
(2)沖擊磨料磨損試驗(yàn)和裝機(jī)磨損數(shù)據(jù)表明，碳含量過(guò)低時(shí)，碳化物數(shù)量少，硬度低，耐磨性不高；碳含量過(guò)高時(shí)，達(dá)到近共晶或共晶成分，由于成分不均勻，可能出現(xiàn)一定量的初生碳化物，使韌性變差，耐磨性降低。
(3)試制的3.0Cr16高鉻鑄鐵葉片246h后即可使用，而原高碳(3.6%C)高鉻鑄鐵葉片36h后報(bào)廢，使用壽命提高6倍。
公司借鑒國(guó)內(nèi)外廠家的產(chǎn)品性能和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了拋丸機(jī)清理系列產(chǎn)品，主要生產(chǎn)噴砂房、鋼管外壁拋丸機(jī)、鋼管內(nèi)壁噴砂機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)式拋丸機(jī)、懸鏈步進(jìn)式拋丸機(jī)、鋼板拋丸機(jī)、吊鉤式拋丸機(jī)、履帶式拋丸機(jī)、臺(tái)車式拋丸機(jī)、輥道式拋丸機(jī)、懸鏈?zhǔn)綊佂铏C(jī)、大型鑄件拋丸機(jī)、鋼瓶外壁清理機(jī)、帶鋼線材拋丸清理機(jī)、鋼板型材清理噴漆烘干線、樹(shù)脂砂生產(chǎn)線、粘土砂處理、噴砂機(jī)、除塵設(shè)備等100余種產(chǎn)品。我們技術(shù)設(shè)計(jì)所積累的經(jīng)驗(yàn)使我們能夠?yàn)橛脩艟徒峁┬枰慕鉀Q方案。公司利用技術(shù)為工業(yè)制造商，鑄造廠和金屬加工企業(yè)提供服務(wù)，解決他們的特殊要求。
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