Martelli in acciaio legato

Perché ricercare i martelli in acciaio legato?

Mulini a martelli sono ampiamente utilizzati nell'estrazione mineraria, metallurgia, energia elettrica, materiali da costruzione, industrie chimiche e altri settori per frantumare vari tipi di materie prime. Il martello è la parte principale della rettifica della macchina e ha una grande velocità e forza inerziale in condizioni di lavoro. Pertanto, il materiale richiesto per realizzare il martello non deve solo avere una resistenza agli urti sufficiente per evitare rotture, ma deve anche avere un'eccellente resistenza all'usura.

Attualmente, la maggior parte dei martelli usati in Cina sono martelli di piccole e medie dimensioni, generalmente pesano circa 10 kg, e quelli più grandi sono tra i 50-90 kg e il materiale è per lo più acciaio al manganese alto. Dopo il trattamento di tempra in acqua, l'acciaio ad alto tenore di manganese ha una struttura austenitica con una tenacità molto elevata, che è un materiale a bassa durezza e alta tenacità. Tuttavia, in condizioni di basso impatto, l'effetto di incrudimento è scarso e la durata è breve. Nei paesi sviluppati come l'Europa e gli Stati Uniti, vengono utilizzati grandi mulini a martelli per frantumare le auto rottamate. Il peso di un martello trituratore è di circa 200-500 kg. Generalmente, all'aumentare delle dimensioni delle parti di grandi dimensioni, la temprabilità è più difficile da garantire, più difficile è controllare l'uniformità della durezza e la resistenza all'impatto diminuirà in modo significativo. Pertanto, la scelta del materiale e il controllo del suo processo di produzione saranno più rigorosi nella produzione di questo martello super grande.

Per fondere quei grandi mulini a martelli o martelli trituratori, Qiming Casting ha studiato martelli in acciaio legato, che ovviamente migliorano la vita lavorativa.

Esperimento di produzione di martelli in acciaio legato da 250 kg

Analisi dei materiali

Il progetto della composizione della lega deve considerare pienamente la soddisfazione dei requisiti di prestazione della lega. Il principio di progettazione è garantire una temprabilità sufficiente e un'elevata durezza e tenacità.

Elemento in carbonio. Il carbonio è un elemento chiave che influenza la microstruttura e le prestazioni degli acciai resistenti all'usura a bassa e media lega. Diverse quantità di carbonio possono ottenere diverse relazioni di corrispondenza tra durezza e tenacità. Le leghe a basso tenore di carbonio hanno una maggiore tenacità e una bassa durezza, mentre le leghe ad alto tenore di carbonio hanno una durezza elevata e una tenacità insufficiente. Le leghe di carbonio hanno una maggiore durezza e una buona tenacità. Al fine di ottenere una maggiore tenacità per soddisfare le condizioni di utilizzo di parti resistenti all'usura pesanti e di grandi dimensioni con una maggiore forza di impatto, la gamma di elementi in carbonio è selezionata dallo 0.2 allo 0.3%.
Elemento in silicone. Il silicio svolge principalmente un ruolo nel rafforzamento della soluzione solida nell'acciaio, ma un Si troppo alto aumenterà la fragilità dell'acciaio, quindi il suo contenuto è compreso tra 0.2 e 0.4%.
Elemento manganese. Da un lato, il manganese nell'acciaio svolge un ruolo nel rafforzamento della soluzione solida, migliorando la resistenza e la durezza dell'acciaio e, dall'altro, migliorando la temprabilità dell'acciaio, ma un manganese troppo alto aumenterà la quantità di austenite trattenuta, quindi il Il contenuto di manganese è determinato tra l'1.0 e il 2.0%.
Elemento di cromo. Il Cr gioca un ruolo di primo piano nell'acciaio fuso resistente all'usura a bassa lega. Il Cr può essere parzialmente sciolto in austenite per rafforzare la matrice senza ridurre la tenacità, ritardare la trasformazione dell'austenite e aumentare la temprabilità dell'acciaio. Una ragionevole combinazione di cromo, manganese e silicio può migliorare notevolmente la temprabilità. Il Cr ha una maggiore resistenza alla tempra e può uniformare le prestazioni della faccia spessa. Quindi il suo contenuto è compreso tra 1.5 e 2.0%.
Elemento di molibdeno. Il molibdeno nell'acciaio può affinare efficacemente la struttura come colata, migliorare l'uniformità della sezione, prevenire il verificarsi di fragilità da rinvenimento, migliorare la stabilità alla tempra dell'acciaio, migliorare la tenacità all'impatto, aumentare significativamente la temprabilità dell'acciaio e aumentare la resistenza dell'acciaio, quindi è contenuto da 0.1 a 0.3%.
Elemento in nichel. Il nichel è il principale elemento di lega che forma e stabilizza l'austenite. L'aggiunta di una certa quantità di Ni può migliorare la temprabilità e fare in modo che la struttura trattiene una piccola quantità di austenite trattenuta a temperatura ambiente per migliorare la sua tenacità. È contenuto dallo 0.1 allo 0.3%.
Elemento in rame. Il rame non forma carburi ed esiste nella matrice in uno stato di soluzione solida, che può migliorare la tenacità dell'acciaio. Inoltre, il Cu ha anche una funzione simile al Ni, che può migliorare la temprabilità e il potenziale dell'elettrodo del substrato e aumentare la resistenza alla corrosione dell'acciaio. Ciò è particolarmente importante per le parti resistenti all'usura che lavorano in condizioni di molatura a umido. L'aggiunta di Cu nell'acciaio legato è compresa tra lo 0.8 e l'1.00%.
Traccia elementi. L'aggiunta di oligoelementi all'acciaio resistente all'usura a bassa lega è uno dei modi più efficaci per migliorarne le prestazioni. Può affinare la struttura come colata, purificare i bordi del grano, migliorare la morfologia e la distribuzione di carburi e inclusioni e fare in modo che l'acciaio a bassa lega resistente all'usura mantenga una tenacità sufficiente.
Elemento di zolfo e fosforo. Lo zolfo e il fosforo sono entrambi elementi nocivi, che formano facilmente inclusioni del bordo del grano nell'acciaio, aumentano la fragilità dell'acciaio e aumentano la tendenza alla fessurazione dei getti durante la fusione e il trattamento termico. Pertanto, sia P che S devono essere inferiori allo 0.04%.

Quindi l'acciaio legato martella la composizione chimica come nella seguente tabella:

Composizione chimica dei martelli in acciaio legato (%)
elemento	C	Si	Mn	Cr	Mo	Ni	Cu	V, R	P	S
Contenuti	0.2-0.3	0.2-0.4	1.0-2.0	1.5-2.0	0.1-0.3	0.1-0.3	0.8-1.0	tracciare	<0.04	<0.04

Processo produttivo

Il processo di produzione dei martelli in acciaio legato da 250 kg include il processo di fusione, il processo di fusione, il processo di trattamento termico e il test delle prestazioni.

Processo di fusione

L'acciaio legato è stato fuso in un forno a induzione a frequenza intermedia da 1t e le leghe sono state preparate con materie prime come rottami di acciaio, ghisa, ferrocromo a basso tenore di carbonio, ferromanganese, ferromolibdeno, nichel elettrolitico e leghe di terre rare. Dopo la fusione, i campioni vengono prelevati per l'analisi chimica davanti al forno e le leghe vengono aggiunte in base ai risultati dell'analisi. Quando la composizione e la temperatura raggiungono i requisiti del forno, l'alluminio viene inserito e disossidato; durante il processo di intercettazione, le terre rare Ti e V vengono aggiunte per la modifica.

Processo di fusione

Il processo di stampaggio adotta la colata in sabbia. Dopo che l'acciaio fuso è uscito dal forno, lascialo riposare nella siviera e quando la temperatura scende a 1450 gradi Celsius, inizia a versare. Per fare in modo che l'acciaio fuso riempia rapidamente lo stampo in sabbia, è necessario utilizzare un sistema di gate più grande (20% più grande di quello del normale acciaio al carbonio). Viene adottato un metodo di solidificazione sequenziale, con ferro freddo abbinato al riser, e un metodo di riscaldamento esterno viene adottato sul riser per migliorare il tempo di alimentazione e la capacità di alimentazione del riser per ottenere una struttura densa come colata. La dimensione del grande martello in acciaio legato di colata è di 700 mmx400 mmx120 mm e il peso di un singolo pezzo è di 250 kg. Dopo che il getto è stato pulito, viene ricotto ad alta temperatura, quindi il montante di colata viene tagliato.

Trattamento termico

Viene adottato il processo di trattamento termico di tempra + rinvenimento e, al fine di evitare crepe da tempra nei fori di montaggio, viene adottata una tempra parziale. Un forno a resistenza a scatola viene utilizzato per riscaldare i getti, la temperatura di austenitizzazione è (900 ± 10) gradi Celsius e la conservazione del calore è di 5 ore. Utilizzando uno speciale liquido per tempra del bicchiere d'acqua, la velocità di raffreddamento è compresa tra acqua e olio. Questo è molto vantaggioso per prevenire le crepe da tempra e la deformazione da tempra, e questo mezzo di tempra ha un basso costo, sicurezza e praticabilità. Dopo la tempra, viene utilizzato un processo di rinvenimento a bassa temperatura, la temperatura di rinvenimento è di (230 ± 10) gradi Celsius e la conservazione del calore è di 6 ore.

Test della prestazione

Misurazione della tenacità. Secondo le disposizioni della norma nazionale GB / T 22951994, il campione di impatto ha una tacca a U Charpy standard. Misurare l'energia di impatto della frattura del campione sulla macchina per prove di resistenza all'urto del pendolo JB5 e misurare la dimensione della frattura da impatto del campione con un micrometro.
Misurazione della durezza. Il durometro Rockwell HR6150D viene utilizzato per misurare la durezza Rockwell del campione in conformità con lo standard nazionale GB / T 23071991. Per testare la durezza del campione, il valore di durezza del campione di 10 mm * 10 mm * 120 mm preso dall'elettroerosione viene misurata a intervalli di 10 mm da un'estremità all'altra lungo la direzione della lunghezza.
Misurazione dello stretching. Secondo lo standard nazionale GB / T 22881987 "Metal Tensile Test", viene utilizzata una macchina per prove di trazione a 5, la lunghezza del calibro è di 30 mm e la velocità di trazione standard normale è di 0.1 mm / s.

Risultati sperimentali e analisi

1. La curva TTT dell'acciaio legato

La curva TTT dell'acciaio legato è la seguente immagine:

La curva TTT degli acciai legati

Dalla curva TTT:

C'è una chiara area di baia tra le curve di trasformazione di ferrite ad alta temperatura, perlite e bainite a temperatura media. La curva C che causa la trasformazione perlite e la curva C della trasformazione bainite sono separate l'una dall'altra, mostrando l'aspetto di curve C indipendenti, appartenenti al tipo di due "naso", e la regione della bainite è più vicina alla curva S . Poiché questo acciaio contiene elementi formanti carburo Cr, Mo, ecc., Questi elementi si dissolvono in austenite quando riscaldati, il che può ritardare la decomposizione dell'austenite super raffreddata e ridurre il tasso di decomposizione. Allo stesso tempo, influenzano anche la temperatura di decomposizione dell'austenite sottoraffreddata. Cr, Mo, ecc. Fanno spostare la zona di trasformazione della perlite a una temperatura più alta e abbassare la temperatura di trasformazione della bainite. In questo modo, la curva di trasformazione di perlite e bainite è nella curva TTT. Separazione, c'è una zona metastabile dell'austenite super raffreddata nella parte centrale, che è compresa tra 500 ℃ e 600 ℃.
La temperatura della punta del naso di questo acciaio è di circa 650 ℃, la zona di temperatura di trasformazione della ferrite è 625 ℃ -750 ℃, la zona di temperatura di trasformazione della perlite è di 600 ℃ -700 ℃ e la zona di temperatura di trasformazione della bainite è 350 ℃ -500 ℃.
Sulla punta del naso a 650 ℃ nella zona di transizione ad alta temperatura, il primo tempo di precipitazione della ferrite è di 612 s, il periodo di incubazione più breve della perlite è di 7 se a 270 s, la quantità di trasformazione della perlite raggiunge 22 %; a 860 s, il periodo di incubazione per la trasformazione in bainite è di circa 50 s; a 400 ° C avviene la trasformazione martensitica. Si può vedere che questo acciaio ha una buona temprabilità.

2. Proprietà meccaniche

I campioni vengono prelevati dal corpo dei martelli in acciaio legato prodotto in prova e un campione lungo 10 mm * 10 mm * 120 mm viene tagliato dall'esterno con un taglio a linea e la durezza viene misurata dalla superficie al centro. I campioni 1 # e 2 # vengono campionati dalla parte del corpo del martello e 3 # campioni vengono campionati nel foro di montaggio. I risultati della misurazione della durezza sono mostrati nella tabella.

La durezza dei martelli in acciaio legato
Campione	Distanza dalla superficie / mm					Media	Media totale
Campione	5	15	25	35	45	Media	Media totale
1#	52	54.5	54.3	50	52	52.6	48.5
2#	54	48.2	47.3	48.5	46.2	48.8
3#	46	43.5	43.5	44.4	42.5	44

Dalla tabella delle durezze possiamo sapere:

La durezza HRC della parte del corpo del martello (1 #) è maggiore di 48.8, mentre la durezza della parte del foro di montaggio (3 #) è relativamente inferiore. Il corpo del martello è la parte principale di lavoro. L'elevata durezza del corpo del martello può garantire un'elevata resistenza all'usura; la bassa durezza del foro di montaggio può fornire un'elevata tenacità. Ciò soddisfa i diversi requisiti di prestazione delle diverse parti. Se guardi un singolo campione, puoi scoprire che la durezza superficiale è generalmente superiore alla durezza del nucleo e l'intervallo di fluttuazione della durezza non è molto ampio.

Proprietà meccaniche dei martelli in acciaio legato
Articolo	1#	2#	3#
Tenacità all'urto / J * cm²	40.13	46.9	58.58
Resistenza alla trazione / MPa	1548	1369	1350
Allungamento%	8	6.67	7
Restringimento%	3.88	15	7.09

I dati di resistenza all'urto, resistenza alla trazione e allungamento dei campioni sono mostrati nella tabella sopra. Si può vedere dalla tabella che la resistenza all'impatto della mancanza a forma di U del martello dei campioni Charpy è superiore a 40 J / cm² e la tenacità del foro di montaggio è la più alta a 58.58 J / cm²; l'allungamento dei provini intercettati è del tutto> 6.6% e la resistenza alla trazione è superiore a 1360 MPa. La sua tenacità plastica è più simile ed è superiore alla tenacità all'impatto (20-40 J / cm²) del normale acciaio bassolegato. In generale, se la durezza è maggiore, la tenacità diminuirà. Dai risultati sperimentali di cui sopra si può vedere che questa legge è sostanzialmente in linea.

Test di usura

Al fine di studiare la resistenza all'usura di questo acciaio legato, è stato effettuato il test di usura sulla macchina per usura abrasiva a carico dinamico MLD-10. I campioni di usura da impatto di questo test sono realizzati in campioni parallelepipedi rettangolari da 10 mm * 10 mm * 25 mm, e i campioni sono posti in un sistema di usura abrasiva a tre corpi e martelli in acciaio al manganese utilizzati come campione comparativo, tutti nelle stesse condizioni eseguono il test di usura.

L'energia d'urto è di 0.2 kg / m
Il tempo di impatto è di 1 ora
Il numero di impatti è 100 volte / min
La dimensione delle particelle di sabbia di quarzo utilizzata è 8-10 mesh e la portata è di 120 kg / h

Per eliminare l'influenza dello stato originale del campione sui risultati del test di abrasione, pre-macinare il campione per mezz'ora prima del test, pulirlo con acetone e pesarlo dopo l'asciugatura; quindi indossarlo formalmente per 1 ora, lavare, asciugare e pesare; prima e dopo l'usura La differenza di qualità è la quantità assoluta di usura. Il test di abrasione è stato ripetuto due volte. Pesare sulla bilancia di precisione DT-100 e calcolare la media delle 2 perdite di peso. I risultati sono mostrati nella tabella sottostante ：

Risultati del test di usura
Articolo campione	Primo utilizzo	Seconda usura	Perdita di peso media	durabilità	Coefficiente di usura relativo
Mn13	0.48063	0.40724	0.44394	2.25256	1.0
1#	0.32879	0.24499	0.28689	3.48566	1.55
2#	0.30906	0.34610	0.32758	3.05269	1.36
3#	0.46364	0.32143	0.39254	2.54751	1.13

Dalla tabella si può vedere che, a parità di condizioni di usura, la resistenza all'usura della parte lavorante dei martelli in acciaio legato è aumentata di oltre 1.55 volte rispetto ai normali martelli in acciaio ad alto contenuto di manganese.

L'acciaio ad alto contenuto di manganese è stato ampiamente utilizzato sotto carichi di impatto elevato. La sua eccellente resistenza all'usura è dovuta al suo forte incrudimento e all'eccellente tenacità portata dalla struttura austenitica. In questo test, la scarsa resistenza all'usura è principalmente dovuta alla piccola energia di impatto del test e all'effetto di incrudimento insignificante.

Per l'acciaio, l'ordine di influenza della struttura della matrice sulla resistenza all'usura è: ferrite, perlite, bainite e martensite aumentano gradualmente. Poiché la martensite ha la durezza più elevata, la resistenza all'usura più elevata appartiene alla martensite e alla martensite temperata. Ma se la durezza è la stessa, la bainite inferiore della trasformazione isotermica è molto meglio della martensite temperata. La struttura della matrice del campione 1 # è principalmente martensitica, con elevata durezza e buona resistenza all'usura.

La resistenza all'usura dei martelli in acciaio legato è ovviamente diversa nelle diverse posizioni. Questo perché quando il materiale è soggetto ad usura abrasiva da impatto, il tasso di usura è composto da due parti, una è l'usura causata dal meccanismo di taglio, e dipende principalmente dalla durezza del materiale; Una parte è l'usura causata dal meccanismo di fatica, che riflette la tenacità del materiale. Pertanto, l'usura da impatto è correlata alla durezza e tenacità del materiale. Il campione 3 # ha la tenacità più alta, ma la sua durezza è notevolmente ridotta, il che riduce la resistenza all'usura. 1 # campione ha la migliore durezza, tenacità media, le migliori prestazioni complete e la migliore resistenza all'usura. In breve, in condizioni di usura abrasiva da impatto, per ottenere un'elevata resistenza all'usura dell'acciaio, deve avere una buona combinazione di elevata durezza e alta tenacità.