Зносостійка (або стійка до стирання) лита сталь відноситься до литої сталі з хорошою зносостійкістю.За хімічним складом поділяють на нелеговану, низьколеговану та леговану зносостійку литу сталь.Існує багато типів зносостійкої сталі, яку можна приблизно розділити на сталь з високим вмістом марганцю, середньо- та низьколеговану зносостійку сталь, хромомолібденово-кремнієво-марганцеву сталь, стійку до кавітації сталь, зносостійку сталь, і спеціальна зносостійка сталь.Деякі загальні леговані сталі, такі як нержавіюча сталь, підшипникова сталь, легована інструментальна сталь і легована конструкційна сталь, також використовуються як зносостійка сталь за певних умов.
Середньолеговані та низьколеговані зносостійкі сталі зазвичай містять такі хімічні елементи, як кремній, марганець, хром, молібден, ванадій, вольфрам, нікель, титан, бор, мідь, рідкоземельні елементи тощо. Вкладиші багатьох великих і середніх куль млини в Сполучених Штатах виготовляють із хромомолібденово-кремнієво-марганцевої або хромомолібденової сталі.Більшість мелючих куль у Сполучених Штатах виготовляють із середньо- та високовуглецевої хромомолібденової сталі.Для заготовок, які працюють при відносно високій температурі (наприклад, 200～500 ℃) в умовах абразивного зношування або чиї поверхні піддаються відносно високим температурам через тепло тертя, такі сплави, як хроммолібден-ванадій, хроммолібден-ванадій-нікель або хром-молібден-ванадій-вольфрам може бути використано.
Стирання - це явище, при якому матеріал на робочій поверхні предмета постійно руйнується або втрачається під час відносного руху.За механізмом зносу знос можна розділити на абразивний знос, адгезивний знос, корозійний знос, ерозійний знос, контактний втомний знос, ударний знос, фреттинг-знос та інші категорії.У промисловості абразивне та адгезійне зношування спричиняють найбільшу частку поломок, пов’язаних із зношуванням заготовки, а види зношування, такі як ерозія, корозія, втома та фреттинг, як правило, виникають під час роботи деяких важливих компонентів, тому їх стає все більше і більше уваги.В умовах роботи часто одночасно або одна за одною виникають кілька форм зносу, а взаємодія руйнування зносу набуває більш складної форми.Визначення типу зносу заготовки є основою для обґрунтованого вибору або розробки зносостійкої сталі.
Крім того, проблемою системної інженерії є знос деталей і компонентів.Існує багато факторів, які впливають на знос, включаючи умови роботи (навантаження, швидкість, режим руху), умови змащування, фактори навколишнього середовища (вологість, температура, навколишнє середовище тощо), а також фактори матеріалу (склад, організація, механічні властивості), поверхню якість і фізико-хімічні властивості деталей.Зміни в кожному з цих факторів можуть змінити ступінь зносу і навіть змінити механізм зносу.Видно, що матеріальний фактор є лише одним із факторів, які впливають на знос заготовки.Щоб підвищити зносостійкість сталевих деталей, необхідно починати із загальної системи тертя та зносу за певних умов для досягнення бажаного ефекту.
1. Термічна обробка розчином (обробка зміцнення водою) зносостійких сталевих виливків із високим вмістом марганцю
У литій структурі зносостійкої сталі з високим вмістом марганцю міститься велика кількість осаджених карбідів.Ці карбіди знижують міцність виливка та полегшують його руйнування під час використання.Основною метою термічної обробки розчином сталевих виливків з високим вмістом марганцю є усунення карбідів у литій структурі та на межах зерен для отримання однофазної аустенітної структури.Це може підвищити міцність і ударну в'язкість сталі з високим вмістом марганцю, завдяки чому сталеві виливки з високим вмістом марганцю підходять для більш широкого діапазону галузей.
Термічна обробка розчином зносостійкої сталевої виливки з високим вмістом марганцю може бути умовно розділена на кілька етапів: нагрівання виливків до температури понад 1040 °C і витримка протягом відповідного часу, щоб карбіди повністю розчинилися в однофазному аустеніті. ;потім швидко охолоджуючи, отримують структуру твердого розчину аустеніту.Цю обробку розчином також називають обробкою зміцнення водою.
(1) Температура водяного зміцнення
Температура міцності води залежить від хімічного складу сталі з високим вмістом марганцю, зазвичай 1050 ℃-1100 ℃.Сталі з високим вмістом марганцю з високим вмістом вуглецю або високим вмістом сплаву (такі як сталь ZG120Mn13Cr2 і сталь ZG120Mn17) повинні мати верхню межу температури в'язкості у воді.Однак надмірно висока температура в’язкості води призведе до сильного зневуглецювання на поверхні виливка та швидкого зростання зерен сталі з високим вмістом марганцю, що вплине на характеристики сталі з високим вмістом марганцю.
(2) Швидкість нагрівання при обробці зміцнення водою
Теплопровідність марганцевої сталі гірша, ніж у звичайної вуглецевої сталі.Сталеві виливки з високим вмістом марганцю мають високу напругу і легко тріскаються при нагріванні, тому швидкість нагріву слід визначати відповідно до товщини стінки та форми виливка.Загалом, виливки з меншою товщиною стінок і простою структурою можна нагрівати швидше;виливки з більшою товщиною стінок і складною структурою слід нагрівати повільно.У фактичному процесі термічної обробки, щоб зменшити деформацію або розтріскування виливка під час процесу нагрівання, його зазвичай нагрівають приблизно до 650 ℃, щоб зменшити різницю температур між внутрішньою та зовнішньою сторонами виливка, а температура в піч однорідна, а потім швидко піднімається до температури в'язкості води.
(3) Час витримки обробки зміцнення водою
Тривалість обробки зміцнення водою залежить головним чином від товщини стінки виливка, щоб забезпечити повне розчинення карбідів у литій структурі та гомогенізацію аустенітної структури.За звичайних умов його можна розрахувати, збільшуючи час витримки на 1 годину на кожні 25 мм збільшення товщини стінки.
(4) Охолодження води для зміцнення
Процес охолодження має великий вплив на продуктивність і структуру виливка.Під час обробки водяним загартовуванням температура виливка перед входом у воду повинна бути вище 950 °C, щоб запобігти повторному випаданню карбідів.З цієї причини проміжок часу між викидом з печі і входом у воду не повинен перевищувати 30 секунд.Температура води повинна бути нижче 30 °C перед входом відливки у воду, а максимальна температура води після входу у воду не повинна перевищувати 50 °C.
(5) Твердий сплав після зміцнення водою
Після обробки водою, якщо карбіди в сталі з високим вмістом марганцю повністю видалені, металографічна структура, отримана в цей час, є єдиною структурою аустеніту.Але таку структуру можна отримати тільки в тонкостінних виливках.Як правило, допускається невелика кількість карбідів у зернах аустеніту або на межах зерен.Нерозчинені карбіди та карбіди, що випали в осад, можуть бути усунені шляхом повторної термічної обробки.Однак евтектичні карбіди, що виділяються внаслідок надмірної температури нагрівання під час обробки водяним зміцненням, неприйнятні.Оскільки евтектичний карбід не може бути усунений термічною обробкою знову.
2. Термічна обробка зносостійкої виливки з високоанганцюватої сталі.
Термічна обробка зносостійкої сталі з високим вмістом марганцю для посилення дисперсійного зміцнення означає додавання певної кількості карбідоутворюючих елементів (таких як молібден, вольфрам, ванадій, титан, ніобій і хром) шляхом термічної обробки для отримання певної кількості та розміру в Сталь з високим вмістом марганцю Друга фаза диспергованих частинок карбіду.Така термічна обробка може зміцнити аустенітну матрицю та підвищити зносостійкість сталі з високим вмістом марганцю.
3. Термічна обробка виливків із зносостійкої середньохромистої сталі
Метою термічної обробки зносостійких виливків зі середньої хромистої сталі є отримання мартенситної матричної структури з високою міцністю, ударною в'язкістю та високою твердістю, щоб підвищити міцність, ударну в'язкість і зносостійкість сталевих виливків.
Зносостійка сталь із середнім вмістом хрому містить більше елементів хрому і має більш високу прогартованість.Тому його звичайний метод термічної обробки: після 950 ℃-1000 ℃, його аустенітизація, потім загартування та своєчасна обробка відпусткою (зазвичай при 200-300 ℃).
4. Термічна обробка виливків із зносостійкої низьколегованої сталі
Виливки зі зносостійкої низьколегованої сталі обробляють загартуванням у воді, загартуванням у маслі та загартуванням на повітрі залежно від складу сплаву та вмісту вуглецю.Перлітна зносостійка лита сталь приймає нормалізуючу + відпускну термічну обробку.
Для отримання мартенситної матриці з високою міцністю, ударною в'язкістю і твердістю, а також для підвищення зносостійкості сталевих виливків виливки зі зносостійкої низьколегованої сталі зазвичай гартують при 850-950 °C і відпускають при 200-300 °C. .
Час публікації: 07 серпня 2021 р