Апстракт: Проучено е влијанието на различните процеси на термичка обработка врз перформансите на материјалот ZG06Cr13Ni4Mo. Тестот покажува дека по термичка обработка на 1 010 ℃ нормализирање + 605 ℃ примарно калење + 580 ℃ секундарно калење, материјалот го достигнува најдобриот индекс на перформанси. Неговата структура е ниско-јаглероден мартензит + аустенит со обратна трансформација, со висока јачина, цврстина на ниски температури и соодветна цврстина. Ги исполнува барањата за изведба на производот при примена на производство на термичка обработка со леење со големи сечила.
Клучни зборови: ZG06Cr13NI4Mo; мартензитски нерѓосувачки челик; сечилото
Големите сечила се клучни делови во хидроенергетските турбини. Условите за сервисирање на деловите се релативно сурови и долго време се подложени на удар на проток на вода под висок притисок, абење и ерозија. Материјалот е избран од ZG06Cr13Ni4Mo мартензитски нерѓосувачки челик со добри сеопфатни механички својства и отпорност на корозија. Со развојот на хидроенергијата и сродните одлеаноци кон големи размери, се поставуваат повисоки барања за изведба на материјали од нерѓосувачки челик како што е ZG06Cr13Ni4Mo. За таа цел, во комбинација со пробната проба на ZG06C r13N i4M o големи ножеви на домашно претпријатие за хидроенергетска опрема, преку внатрешна контрола на хемискиот состав на материјалот, спореден тест на процесот на термичка обработка и анализа на резултатите од тестот, оптимизирана единечна нормализирање + топлина за двојно калење Процесот на обработка на ZG06C r13N i4M o материјал од нерѓосувачки челик беше определен за производство на одлеаноци кои ги исполнуваат барањата за високи перформанси.
1 Внатрешна контрола на хемискиот состав
Материјалот ZG06C r13N i4M o е мартензитски нерѓосувачки челик со висока цврстина, кој треба да има високи механички својства и добра цврстина при удар при ниски температури. Со цел да се подобрат перформансите на материјалот, хемискиот состав беше внатрешно контролиран, барајќи w (C) ≤ 0,04%, w (P) ≤ 0,025%, w (S) ≤ 0,08%, а содржината на гас беше контролирана. Табела 1 го прикажува опсегот на хемискиот состав на внатрешната контрола на материјалот и резултатите од анализата на хемискиот состав на мострата, а Табела 2 ги прикажува барањата за внатрешна контрола на содржината на материјалот гас и резултатите од анализата на содржината на гасот од мострата.
Табела 1 Хемиски состав (масен дел, %)
| елемент | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| стандардно барање | ≤0,06 | ≤1,0 | ≤0,80 | ≤0,035 | ≤0,025 | 3,5-5,0 | 11,5-13,5 | 0,4-1,0 | ≤0,5 |
|
| Состојки Внатрешна контрола | ≤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 |
| Анализирајте ги резултатите | 0,023 | 1.0 | 0,57 | 0,013 | 0,005 | 4.61 | 13.0 | 0,56 | 0,02 | 0,035 |
Табела 2 Содржина на гас (ppm)
| гас | H | O | N |
| Барања за внатрешна контрола | ≤2,5 | ≤80 | ≤150 |
| Анализирајте ги резултатите | 1.69 | 68.6 | 119.3 |
Материјалот ZG06C r13N i4M o беше топен во електрична печка од 30 тони, рафиниран во 25 T LF печка за легирање, прилагодување на составот и температурата, и декарбуризиран и дегазиран во 25T VOD печка, со што се добива стопен челик со ултра низок јаглерод. униформен состав, висока чистота и ниска содржина на штетни гасови. Конечно, алуминиумската жица беше искористена за финална деоксидација за да се намали содржината на кислород во стопениот челик и дополнително да се рафинираат зрната.
2 Тест на процесот на термичка обработка
2.1 Тест план
Телото за леење се користеше како тело за тестирање, големината на тест блок беше 70mm×70mm×230mm, а прелиминарната термичка обработка беше омекнување на жарење. По консултација со литературата, избраните параметри на процесот на термичка обработка беа: температура на нормализирање 1 010℃, примарни температури на калење 590℃, 605℃, 620℃, секундарна температура на калење 580℃ и различни процеси на калење беа користени за компаративни тестови. Планот за тестирање е прикажан во Табела 3.
Табела 3 План за тест за термичка обработка
| Пробен план | Тест процес на термичка обработка | Пилот проекти |
| A1 | 1 010℃Нормализација+620℃Калење | Својства на истегнување Цврстина на удар Цврстина HB Својства на свиткување Микроструктура |
| A2 | 1 010℃Нормализација+620℃Калење+580℃Калење | |
| B1 | 1 010℃Нормализација+620℃Калење | |
| B2 | 1 010℃Нормализација+620℃Калење+580℃Калење | |
| C1 | 1 010℃Нормализација+620℃Калење | |
| C2 | 1 010℃Нормализација+620℃Калење+580℃Калење |
2.2 Анализа на резултатите од тестот
2.2.1 Анализа на хемискиот состав
Од резултатите од анализата на хемискиот состав и содржината на гас во Табела 1 и Табела 2, главните елементи и содржината на гас се во согласност со оптимизираниот опсег на контрола на составот.
2.2.2 Анализа на резултатите од тестовите за изведба
По термичка обработка според различни шеми за тестирање, беа спроведени тестови за споредба на механичките својства во согласност со стандардите GB/T228.1-2010, GB/T229-2007 и GB/T231.1-2009. Експерименталните резултати се прикажани во Табела 4 и Табела 5.
Табела 4 Анализа на механички својства на различни шеми на процесот на термичка обработка
| Пробен план | Rp0.2/Мпа | Rm/Mpa | A/5 | Z/％ | AKV/J(0℃) | Вредност на цврстина HBW |
| стандарден | ≥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 |
Табела 5 Тест на свиткување
| Пробен план | Тест на свиткување (d=25,a=90°) | оценување |
| B1 | Пукнатина 5,2×1,2мм | Неуспех |
| B2 | Без пукнатини | квалификувани |
Од споредбата и анализата на механичките својства: (1) термичка обработка со нормализирање + калење, материјалот може да добие подобри механички својства, што покажува дека материјалот има добра стврднување. (2) По нормализирање на термичка обработка, јачината на отпуштање и пластичноста (издолжување) на двојното калење се подобруваат во споредба со еднократното калење. (3) Од инспекцијата и анализата на изведбата на свиткување, изведбата на свиткување на процесот на тест за нормализирање + единечно калење е неквалификувана, а изведбата на тест на свиткување на процесот на тестирање B2 по двојно калење е квалификувана. (4) Од споредбата на резултатите од тестот на 6 различни температури на калење, шемата на процесот Б2 од 1 010 ℃ нормализација + 605 ℃ единечно калење + 580 ℃ секундарно калење има најдобри механички својства, со јачина на отстапување од 687 MPa, издолжување од 23%, цврстина на удар од повеќе од 160J на 0℃, умерена цврстина од 268HB и квалификувани перформанси на свиткување, сите ги исполнуваат барањата за изведба на материјалот.
2.2.3 Анализа на металографска структура
Металографската структура на материјалот B1 и B2 тест процеси беше анализирана според стандардот GB/T13298-1991. Слика 1 ја прикажува металографската структура на нормализирање + 605 ℃ прво калење, а Слика 2 ја прикажува металографската структура на нормализирање + прво калење + второ калење. Од металографската проверка и анализа, главната структура на ZG06C r13N i4M o по термичка обработка е нискојаглеродна летва мартензит + обратен аустенит. Од анализата на металографската структура, летвичките снопови на матензитот на материјалот по првото калење се подебели и подолги. По второто калење, структурата на матрицата малку се менува, структурата на мартензитот е исто така малку рафинирана, а структурата е порамномерна; во однос на перформансите, до одреден степен се подобрени јачината на отпуштање и пластичноста.
Слика 1 ZG06Cr13Ni4Mo нормализирање + една микроструктура на калење
Слика 2 ZG06Cr13Ni4Mo нормализирање + двојно калење металографска структура
2.2.4 Анализа на резултатите од тестот
1) Тестот потврди дека материјалот ZG06C r13N i4M o има добра стврднување. Преку нормализирање + калење термичка обработка, материјалот може да добие добри механички својства; јачината на пропустливост и пластичните својства (издолжување) на две калење по нормализирање на термичка обработка се многу повисоки од оние на едно калење.
2) Тест анализата докажува дека структурата на ZG06C r13N i4M o по нормализирањето е мартензит, а структурата по калењето е нискојаглеродна летва калено мартензит + обратен аустенит. Обратен аустенит во калената структура има висока термичка стабилност и има значително влијание врз механичките својства, својствата на ударот и својствата на процесот на лиење и заварување на материјалот. Затоа, материјалот има висока јачина, висока пластична цврстина, соодветна цврстина, добра отпорност на пукнатини и добри својства на лиење и заварување по термичка обработка.
3) Анализирајте ги причините за подобрување на перформансите на секундарното калење на ZG06C r13N i4M o. По нормализирањето, загревањето и зачувувањето на топлината, ZG06C r13N i4M o формира ситно-грануларен аустенит по аустенитизацијата, а потоа се трансформира во нискојаглероден мартензит по брзото ладење. При првото калење, презаситениот јаглерод во мартензитот се таложи во форма на карбиди, со што се намалува јачината на материјалот и се подобрува пластичноста и цврстината на материјалот. Поради високата температура на првото калење, првото калење произведува исклучително фин обратен аустенит покрај калениот мартензит. Овие обратни аустенити делумно се трансформираат во мартензит за време на ладењето со калење, обезбедувајќи услови за нуклеација и раст на стабилен обратен аустенит повторно генериран за време на секундарниот процес на калење. Целта на секундарното калење е да се добие доволно стабилен обратен аустенит. Овие обратни аустенити можат да претрпат фазна трансформација за време на пластична деформација, а со тоа ја подобруваат јачината и пластичноста на материјалот. Поради ограничените услови, невозможно е да се набљудува и анализира обратниот аустенит, така што овој експеримент треба да ги земе механичките својства и микроструктурата како главни истражувачки објекти за компаративна анализа.
3 Апликација за производство
ZG06C r13N i4M o е материјал од леано челик со висока цврстина од нерѓосувачки челик со одлични перформанси. Кога се врши вистинското производство на сечила, за производство се користат хемискиот состав и барањата за внатрешна контрола утврдени со експериментот и процесот на термичка обработка на секундарно нормализирање + калење. Процесот на термичка обработка е прикажан на слика 3. Во моментов, производството на 10 големи хидроенергетски сечила е завршено и сите перформанси ги задоволуваат барањата на корисникот. Тие ја поминаа повторната проверка на корисникот и добија добра оценка.
За карактеристиките на сложените закривени сечила, големите димензии на контурата, дебели глави на вратило и лесното деформирање и пукање, треба да се преземат некои процесни мерки во процесот на термичка обработка:
1) Главата на вратилото е надолу, а сечилото е нагоре. Шемата за полнење на печката е усвоена за да се олесни минималната деформација, како што е прикажано на слика 4;
2) Осигурете се дека има доволно голем јаз помеѓу одлеаноците и помеѓу одлеаноците и долната плоча на железото за да се обезбеди ладење и уверете се дека дебелата глава на вратило ги исполнува барањата за ултразвучно откривање;
3) Фазата на загревање на работното парче се сегментира повеќе пати за да се минимизира организацискиот стрес на лиењето за време на процесот на загревање за да се спречи пукање.
Спроведувањето на горенаведените мерки за термичка обработка обезбедува квалитет на термичка обработка на сечилото.
Слика 3 Процес на термичка обработка на сечилото ZG06Cr13Ni4Mo
Слика 4 Шема за вчитување на печката на процесот на термичка обработка на сечилото
4 Заклучоци
1) Врз основа на внатрешната контрола на хемискиот состав на материјалот, преку тестот на процесот на термичка обработка, се утврдува дека процесот на термичка обработка на ZG06C r13N i4M o материјал од нерѓосувачки челик со висока цврстина е процес на термичка обработка од 1 010 ℃ нормализирање + 605 ℃ примарно калење + 580 ℃ секундарно калење, што може да гарантира дека механичките својства, својствата на удар на ниска температура и својствата на ладно свиткување на материјалот за леење ги исполнуваат стандардните барања.
2) ZG06C r13N i4M o материјалот има добра стврднување. Структурата по нормализирање + двојно калење термичка обработка е нискојаглеродна летва мартензит + обратен аустенит со добри перформанси, кој има висока јачина, висока пластична цврстина, соодветна цврстина, добра отпорност на пукнатини и добри перформанси на лиење и заварување.
3) Шемата за термичка обработка на нормализирање + двојно калење утврдена со експериментот се применува на процесот на термичка обработка производство на големи сечила, а својствата на материјалот ги задоволуваат стандардните барања на корисникот.
Време на објавување: 28.06.2024
