Anotacija: Ištirta skirtingų terminio apdorojimo procesų įtaka ZG06Cr13Ni4Mo medžiagos veikimui. Bandymas rodo, kad po terminio apdorojimo 1 010 ℃ temperatūroje, normalizuojant + 605 ℃ pirminį grūdinimą + 580 ℃ antrinį grūdinimą, medžiaga pasiekia geriausią našumo indeksą. Jo struktūra yra mažai anglies išskiriantis martensitas + atvirkštinės transformacijos austenitas, pasižymintis dideliu stiprumu, kietumu žemoje temperatūroje ir tinkamo kietumo. Jis atitinka gaminio eksploatacinių savybių reikalavimus, taikomus naudojant didelių ašmenų liejimo terminio apdorojimo gamybą.
Raktiniai žodžiai: ZG06Cr13NI4Mo; martensitinis nerūdijantis plienas; ašmenys
Didelės mentės yra pagrindinės hidroelektrinių turbinų dalys. Detalių eksploatavimo sąlygos yra gana atšiaurios, jos ilgą laiką yra veikiamos aukšto slėgio vandens srauto poveikio, susidėvėjimo ir erozijos. Medžiaga parinkta iš martensitinio nerūdijančio plieno ZG06Cr13Ni4Mo, pasižyminčio geromis visapusiškomis mechaninėmis savybėmis ir atsparumu korozijai. Plėtojant hidroenergetiką ir susijusius liejinius į didelio masto, nerūdijančio plieno medžiagų, tokių kaip ZG06Cr13Ni4Mo, eksploatacinėms savybėms keliami aukštesni reikalavimai. Šiuo tikslu, kartu su buitinės hidroelektrinės įrangos įmonės ZG06C r13N i4M o didelių peilių gamybos bandymu, atliekant vidinę medžiagos cheminės sudėties kontrolę, terminio apdorojimo proceso palyginimo bandymą ir bandymo rezultatų analizę, optimizuotas vienkartinis normalizavimas + dvigubas grūdinimas. apdorojant ZG06C r13N i4M o nerūdijančio plieno medžiagą, buvo nuspręsta gaminti aukštus eksploatacinius reikalavimus atitinkančius liejinius.
1 Vidinė cheminės sudėties kontrolė
ZG06C r13N i4M o medžiaga yra didelio stiprumo martensitinis nerūdijantis plienas, kuris turi turėti aukštas mechanines savybes ir gerą atsparumą smūgiams žemoje temperatūroje. Siekiant pagerinti medžiagos veikimą, cheminė sudėtis buvo kontroliuojama viduje, reikalaujant w (C) ≤ 0,04%, w (P) ≤ 0,025%, w (S) ≤ 0,08%, o dujų kiekis buvo kontroliuojamas. 1 lentelėje parodytas medžiagos vidinės kontrolės cheminės sudėties diapazonas ir mėginio cheminės sudėties analizės rezultatai, o 2 lentelėje – medžiagų dujų kiekio vidaus kontrolės reikalavimai ir mėginio dujų kiekio analizės rezultatai.
1 lentelė Cheminė sudėtis (masės dalis, %)
| elementas | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| standartinis reikalavimas | ≤0,06 | ≤1,0 | ≤0,80 | ≤0,035 | ≤0,025 | 3,5-5,0 | 11,5-13,5 | 0,4-1,0 | ≤0,5 |
|
| Ingredientai Vidaus kontrolė | ≤0,04 | 0,6-0,9 | 1,4-0,7 | ≤0,025 | ≤0,008 | 4,0-5,0 | 12,0-13,0 | 0,5-0,7 | ≤0,5 | ≤0,040 |
| Išanalizuokite rezultatus | 0,023 | 1.0 | 0.57 | 0,013 | 0,005 | 4.61 | 13.0 | 0,56 | 0,02 | 0,035 |
2 lentelė Dujų kiekis (ppm)
| dujų | H | O | N |
| Vidaus kontrolės reikalavimai | ≤2,5 | ≤80 | ≤150 |
| Išanalizuokite rezultatus | 1.69 | 68.6 | 119.3 |
ZG06C r13N i4M o medžiaga buvo išlydyta 30 t elektrinėje krosnyje, rafinuota 25T LF krosnyje legiravimui, sudėties ir temperatūros reguliavimui, dekarbonizuota ir degazuota 25T VOD krosnyje, taip gaunamas išlydytas plienas su itin mažu anglies kiekiu. vienodos sudėties, didelio grynumo ir mažo kenksmingų dujų kiekio. Galiausiai aliuminio viela buvo panaudota galutiniam deoksidavimui, siekiant sumažinti deguonies kiekį išlydytame pliene ir dar labiau patobulinti grūdelius.
2 Terminio apdorojimo proceso bandymas
2.1 Bandymo planas
Liejimo korpusas buvo naudojamas kaip bandomasis korpusas, bandymo bloko dydis buvo 70 mm × 70 mm × 230 mm, o preliminarus terminis apdorojimas buvo minkštinamasis atkaitinimas. Pasikonsultavus su literatūra, pasirinkti terminio apdorojimo proceso parametrai: normalizavimo temperatūra 1 010 ℃, pirminio grūdinimo temperatūra 590 ℃, 605 ℃, 620 ℃, antrinio grūdinimo temperatūra 580 ℃, o lyginamiesiems bandymams atlikti įvairūs grūdinimo procesai. Bandymų planas parodytas 3 lentelėje.
3 lentelė Terminio apdorojimo bandymo planas
| Bandomasis planas | Terminio apdorojimo bandymo procesas | Pilotiniai projektai |
| A1 | 1 010 ℃ Normalizavimas + 620 ℃ Grūdinimas | Tempimo savybės Atsparumas smūgiams Kietumas HB Lenkimo savybės Mikrostruktūra |
| A2 | 1 010 ℃ Normalizavimas + 620 ℃ Grūdinimas + 580 ℃ Grūdinimas | |
| B1 | 1 010 ℃ Normalizavimas + 620 ℃ Grūdinimas | |
| B2 | 1 010 ℃ Normalizavimas + 620 ℃ Grūdinimas + 580 ℃ Grūdinimas | |
| C1 | 1 010 ℃ Normalizavimas + 620 ℃ Grūdinimas | |
| C2 | 1 010 ℃ Normalizavimas + 620 ℃ Grūdinimas + 580 ℃ Grūdinimas |
2.2 Bandymų rezultatų analizė
2.2.1 Cheminės sudėties analizė
Remiantis 1 ir 2 lentelėse pateiktų cheminės sudėties ir dujų kiekio analizės rezultatais, pagrindiniai elementai ir dujų kiekis atitinka optimizuotą sudėties kontrolės diapazoną.
2.2.2 Veikimo testo rezultatų analizė
Po terminio apdorojimo pagal skirtingas bandymų schemas atlikti mechaninių savybių palyginimo bandymai pagal GB/T228.1-2010, GB/T229-2007 ir GB/T231.1-2009 standartus. Eksperimento rezultatai pateikti 4 ir 5 lentelėse.
4 lentelė Įvairių terminio apdorojimo procesų schemų mechaninių savybių analizė
| Bandomasis planas | Rp0.2/Mpa | Rm/Mpa | A/％ | Z/％ | AKV/J(0℃) | Kietumo vertė HBW |
| standartinis | ≥ 550 | ≥ 750 | ≥15 | ≥35 | ≥50 | 210 ~ 290 |
| A1 | 526 | 786 | 21.5 | 71 | 168, 160, 168 | 247 |
| A2 | 572 | 809 | 26 | 71 | 142, 143, 139 | 247 |
| B1 | 588 | 811 | 21.5 | 71 | 153, 144, 156 | 250 |
| B2 | 687 | 851 | 23 | 71 | 172, 165, 176 | 268 |
| C1 | 650 | 806 | 23 | 71 | 147, 152, 156 | 247 |
| C2 | 664 | 842 | 23.5 | 70 | 147, 141, 139 | 263 |
5 lentelė Lenkimo bandymas
| Bandomasis planas | Lenkimo bandymas (d = 25 ，a = 90°) | įvertinimas |
| B1 | Plyšys 5,2 × 1,2 mm | Nesėkmė |
| B2 | Jokių įtrūkimų | kvalifikuotas |
Palyginus ir analizuojant mechanines savybes: (1) Normalizavimas + grūdinimas terminis apdorojimas, medžiaga gali gauti geresnes mechanines savybes, o tai rodo, kad medžiaga turi gerą kietumą. (2) Normalizavus terminį apdorojimą, dvigubo grūdinimo takumo riba ir plastiškumas (pailgėjimas) pagerėja, palyginti su vienkartiniu grūdinimu. (3) Remiantis lenkimo charakteristikų patikrinimu ir analize, B1 normalizavimo + vienkartinio grūdinimo bandymo proceso lenkimo charakteristikos yra nekvalifikuotos, o B2 bandymo proceso lenkimo našumas po dvigubo grūdinimo yra kvalifikuotas. (4) Palyginus 6 skirtingų grūdinimo temperatūrų bandymų rezultatus, B2 proceso schema 1 010 ℃ normalizuojanti + 605 ℃ vienkartinis grūdinimas + 580 ℃ antrinis grūdinimas turi geriausias mechanines savybes, o takumo riba yra 687 MPa, pailgėjimas. 23%, atsparumas smūgiams didesnis nei 160J esant 0 ℃, vidutinis kietumas 268HB ir kvalifikuotas lenkimo charakteristikos, visa tai atitinka medžiagos veikimo reikalavimus.
2.2.3 Metalografinės struktūros analizė
Medžiagos B1 ir B2 bandymo procesų metalografinė struktūra buvo analizuojama pagal GB/T13298-1991 standartą. 1 paveiksle parodyta normalizavimo + 605 ℃ pirmojo grūdinimo metalografinė struktūra, o 2 paveiksle parodyta normalizavimo + pirmojo grūdinimo + antrojo grūdinimo metalografinė struktūra. Remiantis metalografine apžiūra ir analize, pagrindinė ZG06C r13N i4M o struktūra po terminio apdorojimo yra mažai anglies turintis martensitas + atvirkštinis austenitas. Metalografinės struktūros analizės duomenimis, medžiagos martensito pluoštai po pirmojo grūdinimo yra storesni ir ilgesni. Po antrojo grūdinimo matricos struktūra šiek tiek pasikeičia, martensito struktūra taip pat šiek tiek patobulinta, o struktūra yra vienodesnė; Kalbant apie eksploatacines savybes, tam tikru mastu pagerėjo takumo riba ir plastiškumas.
1 pav. ZG06Cr13Ni4Mo normalizavimas + viena grūdinimo mikrostruktūra
2 pav. ZG06Cr13Ni4Mo normalizavimo + du kartus grūdinimo metalografinė struktūra
2.2.4 Bandymų rezultatų analizė
1) Bandymas patvirtino, kad ZG06C r13N i4M o medžiaga gerai kietėja. Normalizuojant + grūdinant terminį apdorojimą, medžiaga gali įgyti geras mechanines savybes; dviejų grūdinimų takumo riba ir plastinės savybės (pailgėjimas) po normalizuojančio terminio apdorojimo yra daug didesnės nei vieno grūdinimo.
2) Bandymų analizė įrodo, kad ZG06C r13N i4M o struktūra po normalizavimo yra martensitinė, o struktūra po grūdinimo yra mažai anglies dioksido išskiriantis gretintas martensitas + atvirkštinis austenitas. Grūdintoje struktūroje esantis atvirkštinis austenitas pasižymi dideliu šiluminiu stabilumu ir daro didelę įtaką medžiagos mechaninėms savybėms, smūginėms savybėms ir liejimo bei suvirinimo proceso savybėms. Todėl medžiaga pasižymi dideliu stiprumu, dideliu plastikiniu kietumu, tinkamu kietumu, geru atsparumu įtrūkimams ir geromis liejimo bei suvirinimo savybėmis po terminio apdorojimo.
3) Išanalizuoti ZG06C r13N i4M o antrinio grūdinimo našumo gerinimo priežastis. Po normalizavimo, kaitinimo ir šilumos išsaugojimo ZG06C r13N i4M o po austenizės susidaro smulkiagrūdis austenitas, o po greito aušinimo virsta mažai anglies turinčiu martensitu. Pirmojo grūdinimo metu persotinta anglis martensite nusėda karbidų pavidalu, todėl sumažėja medžiagos stiprumas ir pagerėja medžiagos plastiškumas bei kietumas. Dėl aukštos pirmojo grūdinimo temperatūros, pirmojo grūdinimo metu, be grūdinto martensito, gaunamas itin smulkus atvirkštinis austenitas. Šie atvirkštiniai austenitai grūdinimo aušinimo metu iš dalies paverčiami martensitu, sudarydami sąlygas stabiliam atvirkštiniam austenitui, vėl susidariusiam antrinio grūdinimo proceso metu, susidaryti ir augti. Antrinio grūdinimo tikslas – gauti pakankamai stabilų atvirkštinį austenitą. Šie atvirkštiniai austenitai gali patirti fazinę transformaciją plastinės deformacijos metu, todėl pagerėja medžiagos stiprumas ir plastiškumas. Dėl ribotų sąlygų atvirkštinio austenito stebėti ir analizuoti neįmanoma, todėl šiame eksperimente pagrindiniai lyginamosios analizės tyrimo objektai turėtų būti mechaninės savybės ir mikrostruktūra.
3 Gamybos programa
ZG06C r13N i4M o yra didelio stiprumo nerūdijančio plieno lietojo plieno medžiaga, pasižyminti puikiomis eksploatacinėmis savybėmis. Vykdant faktinę peiliukų gamybą, gamybai naudojama eksperimentu nustatyta cheminė sudėtis ir vidinės kontrolės reikalavimai bei terminio apdorojimo procesas – antrinis normalizavimas + grūdinimas. Terminio apdorojimo procesas parodytas 3 paveiksle. Šiuo metu yra baigta gaminti 10 didelių hidroelektrinių menčių, kurių veikimas atitiko vartotojo reikalavimus. Jie praėjo pakartotinę naudotojo patikrą ir gavo gerą įvertinimą.
Dėl sudėtingų lenktų ašmenų savybių, didelių kontūrų matmenų, storų veleno galvučių ir lengvo deformacijos bei įtrūkimų terminio apdorojimo procese reikia imtis tam tikrų proceso priemonių:
1) Veleno galvutė nukreipta žemyn, o ašmenys – į viršų. Krosnies apkrovos schema pritaikyta siekiant palengvinti minimalią deformaciją, kaip parodyta 4 paveiksle;
2) Užtikrinti, kad tarp liejinių ir tarp liejinių bei trinkelių geležies dugno plokštės būtų pakankamai didelis tarpas, kad būtų užtikrintas aušinimas, ir užtikrinti, kad stora veleno galvutė atitiktų ultragarso aptikimo reikalavimus;
3) Ruošinio kaitinimo stadija kelis kartus suskaidoma į segmentus, siekiant sumažinti organizacinį liejimo įtampą kaitinimo proceso metu ir išvengti įtrūkimų.
Minėtų terminio apdorojimo priemonių įgyvendinimas užtikrina geležtės terminio apdorojimo kokybę.
3 pav. ZG06Cr13Ni4Mo ašmenų terminio apdorojimo procesas
4 pav. Menčių terminio apdorojimo proceso krosnies pakrovimo schema
4 Išvados
1) Remiantis vidine medžiagos cheminės sudėties kontrole, atliekant terminio apdorojimo proceso bandymą, nustatoma, kad ZG06C r13N i4M o didelio stiprumo nerūdijančio plieno medžiagos terminio apdorojimo procesas yra 1 010 ℃ normalizavimas + 605 ℃ pirminis grūdinimas + 580 ℃ antrinis grūdinimas, kuris gali užtikrinti, kad liejamos medžiagos mechaninės savybės, žemos temperatūros smūginės savybės ir šalto lenkimo savybės atitiktų standartinius reikalavimus.
2) ZG06C r13N i4M o medžiaga gerai kietėja. Struktūra po normalizavimo + dvigubo grūdinimo terminio apdorojimo yra mažai anglies turintis martensitas + atvirkštinis austenitas, pasižymintis geromis eksploatacinėmis savybėmis, pasižymintis dideliu stiprumu, dideliu plastiškumu, tinkamu kietumu, geru atsparumu įtrūkimams ir geromis liejimo bei suvirinimo savybėmis.
3) Eksperimentu nustatyta normalizavimo + dvigubo grūdinimo terminio apdorojimo schema taikoma didelių peilių terminio apdorojimo procese, o visos medžiagos savybės atitinka vartotojo standartinius reikalavimus.
Paskelbimo laikas: 2024-06-28
