عملیات حرارتی ریخته گری های فولادی مقاوم در برابر سایش (سایش).

فولاد ریخته گری مقاوم در برابر سایش (یا مقاوم در برابر سایش) به فولاد ریخته گری با مقاومت سایش خوب اشاره دارد. با توجه به ترکیب شیمیایی، آن را به فولاد ریخته گری غیر آلیاژی، کم آلیاژی و آلیاژی مقاوم در برابر سایش تقسیم می کنند. انواع مختلفی از فولاد مقاوم در برابر سایش وجود دارد که به طور کلی می توان آنها را به فولاد پر منگنز، فولاد مقاوم در برابر سایش متوسط ​​و کم آلیاژ، فولاد کروم-مولیبدن-سیلیکون- منگنز، فولاد مقاوم در برابر حفره، فولاد مقاوم در برابر سایش، و فولاد ضد سایش ویژه. برخی از فولادهای آلیاژی عمومی مانند فولاد ضد زنگ، فولاد بلبرینگ، فولاد ابزار آلیاژی و فولاد ساختاری آلیاژی نیز به عنوان فولاد مقاوم در برابر سایش در شرایط خاص استفاده می شوند.

فولادهای مقاوم در برابر سایش متوسط ​​و کم آلیاژ معمولاً حاوی عناصر شیمیایی مانند سیلیکون، منگنز، کروم، مولیبدن، وانادیم، تنگستن، نیکل، تیتانیوم، بور، مس، خاک‌های کمیاب و غیره هستند. آسترهای بسیاری از توپ‌های بزرگ و متوسط آسیاب ها در ایالات متحده از کروم-مولیبدن-سیلیکومنگنز یا فولاد کروم-مولیبدن. بیشتر توپ های آسیاب در ایالات متحده از فولاد مولیبدن کروم متوسط ​​و کربن بالا ساخته شده اند. برای قطعات کاری که تحت دمای نسبتاً بالا (مثلاً 200 ~ 500 درجه سانتیگراد) شرایط سایش ساینده کار می کنند یا سطوح آنها به دلیل گرمای اصطکاکی در معرض دمای نسبتاً بالایی قرار می گیرند، آلیاژهایی مانند کروم مولیبدن وانادیم، کروم مولیبدن وانادیم نیکل یا کروم وانادیم مولیبدن. می توان استفاده کرد.

سایش پدیده ای است که در آن مواد روی سطح کار یک جسم به طور مداوم از بین می رود یا در حرکت نسبی از بین می رود. با مکانیسم سایش، سایش را می توان به سایش ساینده، سایش چسب، سایش خوردگی، سایش فرسایش، سایش خستگی تماس، سایش ضربه، سایش فرت و سایر دسته ها تقسیم کرد. در زمینه صنعتی، سایش ساینده و سایش چسب بیشترین نسبت خرابی های سایش قطعه کار را به خود اختصاص می دهد و حالت های شکست سایش مانند فرسایش، خوردگی، خستگی و فرسودگی در عملکرد برخی از اجزای مهم رخ می دهد، بنابراین آنها بیشتر می شوند. و توجه بیشتر در شرایط کار، چندین شکل از سایش اغلب به طور همزمان یا یکی پس از دیگری ظاهر می شود و تعامل شکست سایش شکل پیچیده تری به خود می گیرد. تعیین نوع شکست سایش قطعه کار مبنای انتخاب یا توسعه منطقی فولاد مقاوم در برابر سایش است.

علاوه بر این، سایش قطعات و اجزاء یک مشکل مهندسی سیستم است. عوامل زیادی بر سایش تأثیر می گذارند، از جمله شرایط کاری (بار، سرعت، حالت حرکت)، شرایط روانکاری، عوامل محیطی (رطوبت، دما، محیط اطراف و غیره) و عوامل مواد (ترکیب، سازماندهی، خواص مکانیکی)، سطح. کیفیت و خواص فیزیکی و شیمیایی قطعات تغییرات در هر یک از این عوامل ممکن است میزان سایش و حتی مکانیسم سایش را تغییر دهد. مشاهده می شود که فاکتور ماده تنها یکی از عواملی است که بر سایش قطعه کار تأثیر می گذارد. برای بهبود مقاومت در برابر سایش قطعات فولادی، لازم است با سیستم اصطکاک و سایش کلی در شرایط خاص شروع شود تا به اثر مطلوب دست یابیم.

1. محلول عملیات حرارتی (تصفیه سخت‌کننده آب) ریخته‌گری‌های فولادی منگنز بالا مقاوم در برابر سایش

تعداد زیادی کاربید رسوبی در ساختار ریختگی فولاد منگنز بالا مقاوم در برابر سایش وجود دارد. این کاربیدها چقرمگی قالب را کاهش می دهند و شکستگی آن را در حین استفاده آسان می کنند. هدف اصلی از عملیات حرارتی محلول ریخته‌گری‌های فولادی با منگنز بالا، حذف کاربیدها در ساختار ریخته‌گری شده و در مرز دانه‌ها برای به دست آوردن ساختار آستنیتی تک فاز است. این می تواند استحکام و چقرمگی فولاد با منگنز بالا را بهبود بخشد، به طوری که ریخته گری فولاد منگنز بالا برای طیف وسیع تری از زمینه ها مناسب است.

عملیات حرارتی محلول ریخته‌گری‌های فولادی با منگنز بالا مقاوم در برابر سایش را می‌توان تقریباً به چند مرحله تقسیم کرد: گرم کردن قطعات ریخته‌گری تا دمای بالای 1040 درجه سانتی‌گراد و نگه‌داشتن آن‌ها برای زمان مناسب، به طوری که کاربیدهای موجود در آن کاملاً در آستنیت تک فاز حل شوند. ; سپس به سرعت خنک می شود، ساختار محلول جامد آستنیت را دریافت کنید. به این محلول درمان سختی آب نیز گفته می شود.

(1) درجه حرارت تصفیه آب

دمای چقرمگی آب به ترکیب شیمیایی فولاد منگنز بالا بستگی دارد، معمولاً 1050-1100 درجه سانتیگراد. فولادهای منگنز بالا با محتوای کربن یا آلیاژ بالا (مانند فولاد ZG120Mn13Cr2 و فولاد ZG120Mn17) باید حد بالایی دمای چقرمگی آب را داشته باشند. با این حال، دمای چقرمگی آب بیش از حد بالا باعث کربن زدایی شدید در سطح ریخته گری و رشد سریع دانه های فولادی با منگنز بالا می شود که بر عملکرد فولاد با منگنز بالا تأثیر می گذارد.

(2) نرخ گرمایش درمان سختی آب

هدایت حرارتی فولاد منگنزی بدتر از فولاد کربنی معمولی است. ریخته گری های فولادی با منگنز بالا تنش بالایی دارند و در هنگام گرم شدن به راحتی ترک می خورند، بنابراین میزان گرمایش باید با توجه به ضخامت دیواره و شکل ریخته گری تعیین شود. به طور کلی، قطعات ریخته گری با ضخامت دیواره کوچکتر و ساختار ساده می توانند با سرعت بیشتری گرم شوند. ریخته گری با ضخامت دیواره بزرگتر و ساختار پیچیده باید به آرامی گرم شود. در فرآیند عملیات حرارتی واقعی، به منظور کاهش تغییر شکل یا ترک‌خوردگی ریخته‌گری در طول فرآیند گرمایش، معمولاً تا دمای 650 درجه سانتیگراد گرم می‌شود تا اختلاف دما بین داخل و خارج ریخته‌گری کاهش یابد و درجه حرارت در کوره یکنواخت است و سپس به سرعت به دمای چقرمگی آب می رسد.

(3) زمان نگهداری درمان سخت شدن آب

زمان نگهداری تصفیه آب سخت‌کننده عمدتاً به ضخامت دیواره ریخته‌گری بستگی دارد تا از انحلال کامل کاربیدها در ساختار ریختگی و همگن شدن ساختار آستنیت اطمینان حاصل شود. در شرایط عادی می توان آن را با افزایش 1 ساعت زمان نگهداری به ازای هر 25 میلی متر افزایش ضخامت دیواره محاسبه کرد.

(4) خنک کننده درمان سختی آب

فرآیند خنک سازی تأثیر زیادی بر شاخص عملکرد و ساختار ریخته گری دارد. در طول عملیات سخت‌کننده آب، دمای قالب قبل از ورود به آب باید بالاتر از 950 درجه سانتیگراد باشد تا از رسوب مجدد کاربیدها جلوگیری شود. به همین دلیل فاصله زمانی بیرون ریختن از کوره و ورود به آب نباید بیش از 30 ثانیه باشد. دمای آب قبل از ورود قالب به آب باید کمتر از 30 درجه سانتیگراد باشد و حداکثر دمای آب پس از ورود به آب نباید از 50 درجه سانتیگراد تجاوز کند.

(5) کاربید پس از درمان سخت شدن آب

پس از عملیات سختی آب، اگر کاربیدهای فولاد پر منگنز به طور کامل حذف شوند، ساختار متالوگرافی به دست آمده در این زمان یک ساختار آستنیتی منفرد است. اما چنین ساختاری فقط در ریخته گری های جدار نازک قابل دستیابی است. به طور کلی، مقدار کمی کاربید در دانه های آستنیت یا در مرزهای دانه مجاز است. کاربیدهای حل نشده و کاربیدهای رسوب داده شده را می توان دوباره با عملیات حرارتی از بین برد. با این حال، کاربیدهای یوتکتیک رسوب داده شده به دلیل دمای بیش از حد گرمایش در طول عملیات سختی آب قابل قبول نیستند. زیرا کاربید یوتکتیک را نمی توان دوباره با عملیات حرارتی از بین برد.

 

2. عملیات حرارتی تقویت کننده بارش در قالب های فولادی هانگنز بالا مقاوم در برابر سایش

عملیات حرارتی تقویت کننده بارندگی فولاد منگنز بالا مقاوم در برابر سایش به افزودن مقدار معینی از عناصر تشکیل دهنده کاربید (مانند مولیبدن، تنگستن، وانادیم، تیتانیوم، نیوبیم و کروم) از طریق عملیات حرارتی برای به دست آوردن مقدار و اندازه معین در فولاد منگنز بالا فاز دوم ذرات کاربید پراکنده. این عملیات حرارتی می تواند ماتریس آستنیت را تقویت کرده و مقاومت به سایش فولاد منگنز بالا را بهبود بخشد.

3. عملیات حرارتی ریخته گری فولاد کروم متوسط ​​مقاوم در برابر سایش

هدف از عملیات حرارتی ریخته‌گری‌های فولادی کروم متوسط ​​مقاوم در برابر سایش، به‌دست آوردن ساختار ماتریس مارتنزیت با استحکام، چقرمگی و سختی بالا، به منظور بهبود استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر سایش ریخته‌گری‌های فولادی است.

فولاد کروم متوسط ​​مقاوم در برابر سایش حاوی عناصر کروم بیشتری است و سختی پذیری بالاتری دارد. بنابراین، روش معمول عملیات حرارتی آن عبارت است از: پس از 950-1000 درجه سانتیگراد، آستنیته کردن آن، سپس عملیات خاموش کردن و درمان به موقع معتدل کردن (معمولاً در 200-300 درجه سانتیگراد).

 

4. عملیات حرارتی ریخته گری فولاد کم آلیاژ مقاوم در برابر سایش

ریخته گری های فولادی کم آلیاژ مقاوم در برابر سایش بسته به ترکیب آلیاژ و محتوای کربن با کوئنچ در آب، کوئنچ در روغن و کوئنچ هوا انجام می شود. فولاد ریخته گری مقاوم در برابر سایش پرلیت دارای عملیات حرارتی نرمال کننده + معتدل است.

برای به دست آوردن یک ماتریس مارتنزیت با استحکام، چقرمگی و سختی بالا و برای بهبود مقاومت در برابر سایش ریخته‌گری‌های فولادی، ریخته‌گری‌های فولادی کم آلیاژ مقاوم در برابر سایش معمولاً در دمای 850 تا 950 درجه سانتی‌گراد خاموش می‌شوند و در دمای 200 تا 300 درجه سانتی‌گراد تمپر می‌شوند. .