Tratamento térmico de fundicións de aceiro resistentes ao desgaste (abrasión).

Aceiro fundido resistente ao desgaste (ou resistente á abrasión) refírese ao aceiro fundido cunha boa resistencia ao desgaste. Segundo a composición química, divídese en aceiro fundido sen aliaxe, de baixa aliaxe e de aliaxe resistente ao desgaste. Hai moitos tipos de aceiro resistente ao desgaste, que se poden dividir aproximadamente en aceiro de alto manganeso, aceiro resistente ao desgaste de aliaxe media e baixa, aceiro cromo-molibdeno-silicio-manganeso, aceiro resistente á cavitación, aceiro resistente ao desgaste, e aceiro especial resistente ao desgaste. Algúns aceiros de aliaxe xeral, como o aceiro inoxidable, o aceiro para rodamentos, o aceiro para ferramentas e o aceiro estrutural de aliaxe, tamén se usan como aceiro resistente ao desgaste en condicións específicas.

Os aceiros resistentes ao desgaste de media e baixa aliaxe adoitan conter elementos químicos como silicio, manganeso, cromo, molibdeno, vanadio, volframio, níquel, titanio, boro, cobre, terras raras, etc. Os revestimentos de moitas bólas grandes e medianas. os muíños nos Estados Unidos están feitos de aceiro cromo-molibdeno-silico-manganeso ou cromo-molibdeno. A maioría das bolas de moenda dos Estados Unidos están feitas de aceiro cromo molibdeno de medio e alto carbono. Para pezas que traballan en condicións de desgaste abrasivo de temperatura relativamente alta (por exemplo, 200~500 ℃) ou cuxas superficies están sometidas a temperaturas relativamente altas debido á calor de fricción, aliaxes como cromo molibdeno vanadio, cromo molibdeno vanadio níquel ou cromo molibdeno vanadio pódese utilizar.

A abrasión é un fenómeno no que o material da superficie de traballo dun obxecto é continuamente destruído ou perdido en movemento relativo. Dividido polo mecanismo de desgaste, o desgaste pódese dividir en desgaste abrasivo, desgaste adhesivo, desgaste por corrosión, desgaste por erosión, desgaste por fatiga de contacto, desgaste por impacto, desgaste por fretting e outras categorías. No ámbito industrial, o desgaste abrasivo e o desgaste do adhesivo representan a maior proporción de fallos de desgaste das pezas de traballo, e os modos de falla de desgaste como erosión, corrosión, fatiga e desgaste tenden a producirse no funcionamento dalgúns compoñentes importantes, polo que cada vez son máis. e máis atención. En condicións de traballo, moitas veces aparecen varias formas de desgaste ao mesmo tempo ou unha tras outra, e a interacción do fallo do desgaste adquire unha forma máis complexa. Determinar o tipo de falla de desgaste da peza é a base para a selección ou desenvolvemento razoables de aceiro resistente ao desgaste.

Ademais, o desgaste de pezas e compoñentes é un problema de enxeñería de sistemas. Hai moitos factores que afectan ao desgaste, incluíndo as condicións de traballo (carga, velocidade, modo de movemento), condicións de lubricación, factores ambientais (humidade, temperatura, medios circundantes, etc.) e factores materiais (composición, organización, propiedades mecánicas), superficie. calidade e propiedades físicas e químicas das pezas. Os cambios en cada un destes factores poden cambiar a cantidade de desgaste e incluso cambiar o mecanismo de desgaste. Pódese ver que o factor material é só un dos factores que afectan ao desgaste da peza. Para mellorar a resistencia ao desgaste das pezas de aceiro, é necesario comezar co sistema global de fricción e desgaste en condicións específicas para conseguir o efecto desexado.

1. Solución de tratamento térmico (tratamento de endurecemento de auga) de fundicións de aceiro de alto manganeso resistentes ao desgaste

Hai un gran número de carburos precipitados na estrutura de fundición do aceiro de alto manganeso resistente ao desgaste. Estes carburos reducirán a dureza da fundición e facilitarán a súa fractura durante o seu uso. O obxectivo principal do tratamento térmico de solución de fundicións de aceiro con alto contido de manganeso é eliminar os carburos na estrutura de fundición e nos límites dos grans para obter unha estrutura de austenita monofásica. Isto pode mellorar a resistencia e dureza do aceiro de alto manganeso, de xeito que as fundicións de aceiro de alto manganeso son adecuadas para unha gama máis ampla de campos.

O tratamento térmico da solución de fundicións de aceiro de alto manganeso resistente ao desgaste pódese dividir aproximadamente en varios pasos: quentar as pezas de fundición a máis de 1040 ° C e mantelas durante un tempo adecuado, de xeito que os carburos neles estean completamente disoltos en austenita monofásica. ; a continuación, arrefriarse rapidamente, obtén unha estrutura de solución sólida de austenita. Este tratamento de solución tamén se denomina tratamento de endurecemento da auga.

(1) Temperatura do tratamento de endurecemento da auga

A temperatura de dureza da auga depende da composición química do aceiro de alto manganeso, normalmente 1050 ℃-1100 ℃. Os aceiros de alto manganeso con alto contido de carbono ou alto contido de aliaxe (como o aceiro ZG120Mn13Cr2 e o aceiro ZG120Mn17) deben tomar o límite superior da temperatura de tenacidade da auga. Non obstante, unha temperatura de tenacidade da auga excesivamente alta provocará unha descarburación severa na superficie da fundición e o rápido crecemento dos grans de aceiro con alto contido en manganeso, o que afectará o rendemento do aceiro alto en manganeso.

(2) Taxa de quecemento do tratamento de endurecemento da auga

A condutividade térmica do aceiro ao manganeso é peor que a do aceiro carbono xeral. As fundicións de aceiro con alto contido de manganeso teñen un alto estrés e son fáciles de romper cando se quentan, polo que a taxa de quecemento debe determinarse segundo o grosor da parede e a forma da fundición. En xeral, as pezas de fundición con menor espesor de parede e estrutura sinxela pódense quentar a un ritmo máis rápido; as fundicións con maior espesor de parede e estrutura complexa deben ser quentadas lentamente. No proceso de tratamento térmico real, para reducir a deformación ou a rachadura da fundición durante o proceso de quentamento, quentase xeralmente a uns 650 ℃ para manter reducida a diferenza de temperatura entre o interior e o exterior da fundición e a temperatura no interior. o forno é uniforme e, a continuación, elévase rapidamente á temperatura de dureza da auga.

(3) Tempo de mantemento do tratamento de endurecemento da auga

O tempo de retención do tratamento de endurecemento da auga depende principalmente do grosor da parede da fundición, co fin de garantir a disolución completa dos carburos na estrutura de fundición e a homoxeneización da estrutura de austenita. En circunstancias normais, pódese calcular aumentando o tempo de retención en 1 hora por cada aumento de 25 mm no espesor da parede.

(4) Refrixeración do tratamento de endurecemento por auga

O proceso de arrefriamento ten unha gran influencia no índice de rendemento e na estrutura da fundición. Durante o tratamento de endurecemento con auga, a temperatura da fundición antes de entrar na auga debe ser superior a 950 °C para evitar que os carburos volvan a precipitarse. Por este motivo, o intervalo de tempo entre a saída do forno e a entrada na auga non debe exceder de 30 segundos. A temperatura da auga debe estar por debaixo dos 30 °C antes de que a fundición entre na auga e a temperatura máxima da auga despois de entrar na auga non debe superar os 50 °C.

(5) Carburo despois do tratamento de endurecemento por auga

Despois do tratamento de endurecemento por auga, se se eliminan completamente os carburos do aceiro con alto contido en manganeso, a estrutura metalográfica obtida neste momento é unha única estrutura de austenita. Pero tal estrutura só se pode obter en fundicións de paredes finas. Xeralmente, permítese unha pequena cantidade de carburos nos grans de austenita ou nos límites dos grans. Os carburos non disoltos e os carburos precipitados pódense eliminar mediante tratamento térmico de novo. Non obstante, os carburos eutécticos precipitados debido á temperatura de quecemento excesiva durante o tratamento de endurecemento da auga non son aceptables. Porque o carburo eutéctico non pode ser eliminado de novo mediante tratamento térmico.

 

2. Tratamento térmico de reforzo da precipitación de fundicións de aceiro alto hanganeso resistentes ao desgaste

O tratamento térmico de fortalecemento da precipitación do aceiro de alto manganeso resistente ao desgaste refírese á adición dunha certa cantidade de elementos formadores de carburo (como molibdeno, volframio, vanadio, titanio, niobio e cromo) mediante tratamento térmico para obter unha certa cantidade e tamaño en aceiro de alto manganeso A segunda fase das partículas de carburo dispersas. Este tratamento térmico pode fortalecer a matriz de austenita e mellorar a resistencia ao desgaste do aceiro de alto manganeso.

3. Tratamento térmico de fundicións de aceiro de cromo medio resistentes ao desgaste

O obxectivo do tratamento térmico das fundicións de aceiro de cromo medio resistentes ao desgaste é obter unha estrutura de matriz de martensita con alta resistencia, tenacidade e alta dureza, para mellorar a resistencia, a tenacidade e a resistencia ao desgaste das fundicións de aceiro.

O aceiro de cromo medio resistente ao desgaste contén máis elementos de cromo e ten unha maior temperabilidade. Polo tanto, o seu método de tratamento térmico habitual é: despois de 950 ℃-1000 ℃, a súa austenitización, despois o tratamento de extinción e o tratamento de temperado oportuno (xeralmente a 200-300 ℃).

 

4. Tratamento térmico de fundicións de aceiro de baixa aliaxe resistentes ao desgaste

As fundicións de aceiro de baixa aliaxe resistentes ao desgaste trátanse mediante enfriamento en auga, extinción en aceite e enfriamento por aire, dependendo da composición da aliaxe e do contido de carbono. O aceiro fundido perlítico resistente ao desgaste adopta un tratamento térmico normalizador + temperado.

Para obter unha matriz de martensita con alta resistencia, dureza e dureza, e para mellorar a resistencia ao desgaste das pezas de aceiro, as fundicións de aceiro de baixa aliaxe resistentes ao desgaste adoitan apagarse a 850-950 °C e revenir a 200-300 °C. .