фон
Біздің АҚШ-тағы тұтынушымыз цементті тік ұсатқыштар үшін 98 марганец уатқыш балғасын (Mn18) сатып алды. Алты ай қызмет еткеннен кейін кейбір бөлшектері сынып, істен шықты. Тұтынушы сыну себебін талдап, оңтайландырылған өнімдерді ұсынуымызды қалайды.
Жұмыс жағдайын талдау
Ұсатқыш балға балғалы ұсатқыштың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады және ұсатқыштағы жоғары әсер етуші жұмыс жағдайларына байланысты, марганецті болат балға үшін ең қолайлы металл материал болып табылады. Цемент клинкерді ұсатқыштағы балға басы негізінен Mn18 жоғары марганецті болаттан жасалған. Жоғары марганецті болаттан жасалған балғаның қатаю процесінде, салқындату шөгуінен пайда болатын ішкі кернеу мен құйманың ішкі және сыртқы арасындағы температура айырмашылығынан туындаған термиялық кернеудің қосындысы кернеуге ұшыраған аймақтың беріктігінен асып кеткенде, ұсақ құймада жарықтар пайда болады. Бұл жұқа жарықтар бір жағынан еріген элементтермен толтырылуы мүмкін, ал екінші жағынан олар қосындылардың жиналуын тудыруы мүмкін, олардың екеуі де болат матрицада үзіліссіз аймақтарды құрайды. Бұл жарықтар мен олардың ішкі толтыруларын суды қатайту кезінде жою мүмкін емес. Ұсатқыш ішіндегі қатал және күрделі жұмыс жағдайында оның жұмысы кезінде балға басына әсер етудің бағыты мен қарқындылығы белгілі бір кездейсоқтыққа ие болады, бұл беттік жұмыстың шыңдалу сипаттамалары мен әртүрлі бөліктерінің микроқұрылым ерекшеліктерінің айырмашылығының үздіксіз кеңеюіне әкеледі. балға. Бұған қоса, бар жұқа жарықтар шаршаудан әсер ету процесінде таралуды жалғастырады, сайып келгенде, жалпы қызмет ету цикліне әсер ететін сыну немесе балғаның сынуы сияқты ақаулық апаттарына әкеледі.
Сәтсіз жоғары марганецті ұсақтағыш балғаларды тексеру және талдау
Ингредиенттерді сынау
Құрамды тексеру үшін әртүрлі құйма бөлшектері алынды, нәтижелері 1-кестеде көрсетілген.
Кесте 1. Mn18 сынған балғаның химиялық құрамы | |||||||||
Қызметі | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Al | Ti |
беткі қабат | 1.42 | 0.36 | 17.62 | 0.019 | 0.014 | 1.02 | 0.07 | 0.09 | 0.48 |
жүрек бөлігі | 1.45 | 0.38 | 18.21 | 0.019 | 0.016 | 1.02 | 0.03 | 0.09 | 0.51 |
1-кестеде орталық аймақ пен жер беті арасындағы құрамда шамалы айырмашылық бар екенін байқауға болады, бұл қатаю процесінде сегрегацияға жатады. Хром – жоғары марганецті болатқа салыстырмалы түрде көп мөлшерде қосылатын элементтердің бірі және оның рөлі де анық. Суды қатайтатын өңдеуден кейін хром негізінен жоғары марганецті болаттың аустениттік фазасына ериді, бұл болаттың аққыштық күшін арттырады және салқындату кезінде карбидтің жауын-шашынын жылдамдатады, бұл әдетте астық шекаралары бойымен карбидтердің үздіксіз ретикулярлық таралуына әкеледі. Хром қосылған жоғары марганецті болат күшті соққыға ұшыраған кезде тозуға төзімділігін көрсетеді, бұл оны ұсақтағыш балғамен құюға жарамды етеді.
Титан балқытылған болаттағы өмірлік маңызды қалпына келтіретін элементтер санатына жатады. Жоғары көміртекті, жоғары азотты Mn18 болатта ол C және N-мен қосылып, тұнба түзе алады. Егер қату алдында TiN және Ti(C, N) сияқты балқу температурасы жоғары бөлшектер түзілсе, олар аустениттің өздігінен гетерогенді нуклеациялану орындары ретінде әрекет ете алады, бұл бірлік көлемдегі дәндердің санын көбейтеді және осылайша түйір өлшемін нақтылайды. Сондықтан жоғары марганецті болатта титанды микроқорытпалаудың айтарлықтай зерттеулері мен практикалық қолданылуы болды. Осы мақалада сипатталған Mn18 болатында бастапқы жобалау кезеңінде шамамен 0.5% титан қосылды.
Ұсатқыш балғалардың сыну интерфейсін талдау
2-кестеден ингредиенттер оңтайландырудың мақсатты ауқымына жетеді.
Құю аяқталғаннан кейін ұсатқыш балға бөлшектеледі, ұйымдастыру 6-суретте көрсетілген.
6-суретте композицияны да, процесті де оңтайландырудан кейін балға басының бетіне жақын құрылым біркелкі болатынын көрсетеді. Дән мөлшері 2-деңгейде, ал өзек аймағындағы дәндер шамамен 1-деңгейде болады, бұл астық шекарасының айқын жауын-шашынын көрсетеді. Дегенмен, тұнбалар негізінен блокты карбидтерден тұрады, ал ацикулярлы карбидтердің ұзындығы негізінен 10 мкм шамасында болады, бұл көміртегі мөлшерінің дұрыс азайғанын көрсетеді. Мо-ны Cr-мен біріктіріп қосу тұнбалардың жалпы мөлшерін азайтады және олардың морфологиясын оңтайландырады, бұл дән шекараларының тұрақтылығына қолайлы. Сонымен қатар, тұнбалар арасында TiN-тәрізді блокты қосындылардың бірігуі байқалмады, бұл мұндай қосындылардың жағымсыз әсерлері бақыланатын ауқымда екенін көрсетеді.
18 ай пайдаланудан кейін ұсатқыш балғалардың бұл партиясы бетінің ұштарының қалыпты тозуын қоспағанда, ешқандай сыну ақауларын бастан өткерген жоқ. Бұл ұсатқыш балғалардың ішкі және сыртқы сапасының айтарлықтай жақсарғанын көрсетеді, олардың қызмет ету мерзімінің тұрақты ұзаруына әкеледі.
қорытынды
- Көлденең қимада астық шекарасы бойындағы жарықтар Mn18 ұсақтағыш балғасының сынуының тікелей себебі болып табылады, ал негізгі себеп - салқындату жылдамдығының жеткіліксіздігінен туындаған астық шекаралық торап карбидтерінің жауын-шашыны.
- Егер Ti мөлшері тым жоғары болса, түйіршік шекараларында көп мөлшерде шаршы TiN тұнбаға түсіп, агрегацияланады, бұл сонымен қатар дән шекарасының байланыс күшін төмендетеді және сыртқы күштердің әсерінен астық шекарасының жарылуына ықпал етеді.
- Cr және Mo композиттік легірлеуді қолдану астық шекарасындағы карбидтердің тұнбасын азайтуға, карбидтердің морфологиясын оңтайландыруға және габаритті ине тәрізді карбидтердің тұнбасын айтарлықтай азайтуға болады.
- Mn18 балғасының түйірлерін тазарту, тұнбалардың жалпы мөлшері мен пішінін бақылау және ақыр соңында қызмет көрсету уақытын ұзарту үшін композицияны оңтайландыру негізінде суды қатайту процесін оңтайландыру сияқты шаралар қабылданады.
Марганецті ұсақтағыш балғалардың сыну интерфейсінің сипаттамаларын, морфологиясын және металлографиялық құрылымын талдау негізінде түйір шекарасы бойындағы крекинг, Ti мөлшерінің шамадан тыс болуы және негізсіз өндірістік процестер бұзылу себебі болып табылатыны анықталды. Ti мазмұнын азайту, Mo элементін ұлғайту, өндіріс процесін өзгерту және басқа шаралар арқылы Mn18 ұсақтағыш балғаларының микроқұрылымдық сипаттамалары, жалпы мөлшері және тұнбалардың морфологиясы оңтайландырылады және балға басының қызмет көрсету циклі мен тұрақтылығы тиімді түрде жақсарады.