Varför undersöka hammare av legerat stål?

Hammerverk används ofta inom gruvdrift, metallurgi, elkraft, byggmaterial, kemisk industri och andra sektorer för att krossa olika typer av råvaror. Hammaren är maskinens huvudslipningsdel, och den har stor hastighet och tröghetskraft under arbetsförhållanden. Därför bör det material som krävs för att tillverka hammaren inte bara ha tillräckligt med slagtålighet för att förhindra brott utan måste också ha utmärkt slitstyrka.

För närvarande är de flesta hammare som används i Kina små och medelstora hammare, i allmänhet, väger cirka 10 kg, och de större är mellan 50-90 kg och materialet är mestadels högt manganstål. Efter behandling med vattenhärdning har högt manganstål en austenitisk struktur med mycket hög seghet, vilket är låg hårdhet och hög seghet. Under svåra stötar är dock arbetshärdningseffekten dålig och livslängden kort. I utvecklade länder som Europa och USA används stora hammarverk för att krossa skrotade bilar. Vikten av en rivhammare är cirka 200-500 kg. I allmänhet, när storleken på stora delar ökar, är härdbarheten svårare att garantera, desto svårare att styra hårdhetens enhetlighet och slaghårdheten kommer att minska avsevärt. Därför kommer materialvalet och kontrollen av dess produktionsprocess att vara strängare vid tillverkningen av denna superstora hammare.

För att gjuta de stora hammarkvarnarna eller rivhammarna har Qiming Casting forskat på hammare av legerat stål, vilket uppenbarligen förbättrar livslängden.

250 kg legeringsstålhammare tillverkningsexperiment

Materialanalys

Legeringskompositionens design måste helt överväga att uppfylla legeringens prestandakrav. Designprincipen är att säkerställa tillräcklig härdbarhet och hög hårdhet och seghet.

• Kolelement. Kol är ett nyckelelement som påverkar mikrostrukturen och prestandan hos slitstarka stål med låg och medelstora legeringar. Olika mängder kol kan erhålla olika matchande förhållanden mellan hårdhet och seghet. Legeringar med låg kolhalt har högre seghet och låg hårdhet, och legeringar med hög kolhalt har hög hårdhet och otillräcklig seghet. Kollegeringar har högre hårdhet och god seghet. För att erhålla högre seghet för att möta användningsförhållandena för tunga och stora slitstarka delar med större slagkraft väljs området för kolelement från 0.2 till 0.3%.
• Silikonelement. Kisel spelar huvudsakligen en roll i förstärkning av fasta lösningar i stål, men för hög Si ökar stålets sprödhet, så dess innehåll är 0.2 till 0.4%.
• Mangan element. Å ena sidan spelar mangan i stål en roll vid förstärkning av fast lösning, förbättrar stålets hållfasthet och hårdhet, och å andra sidan förbättrar stålets härdbarhet, men för hög mangan ökar mängden kvarhållen austenit, så manganinnehållet bestäms till 1.0 till 2.0%.
• Kromelement. Cr spelar en ledande roll i låglegerat slitbeständigt gjutstål. Cr kan lösas delvis i austenit för att stärka matrisen utan att minska segheten, fördröja transformeringen av austenit och öka stålets härdbarhet. En rimlig kombination av krom, mangan och kisel kan avsevärt förbättra härdbarheten. Cr har större tempereringsmotstånd och kan göra prestanda hos den tjocka ändytan enhetlig. Så dess innehåll är 1.5 till 2.0%.
• Molybden element. Molybden i stål kan effektivt förfina den gjutna strukturen, förbättra sektionens enhetlighet, förhindra förekomsten av tempereringsskörhet, förbättra stålets anlöpningsstabilitet, förbättra anslagsegheten, avsevärt öka stålets härdbarhet och öka stålets hållfasthet, så det är 0.1 till 0.3%.
• Nickel element. Nickel är det viktigaste legeringselementet som bildar och stabiliserar austenit. Tillsats av en viss mängd Ni kan förbättra härdbarheten och få strukturen att behålla en liten mängd kvarhållen austenit vid rumstemperatur för att förbättra dess seghet. Det innehåller 0.1 till 0.3%.
• Kopparelement. Koppar bildar inte karbider och finns i matrisen i ett fast lösningsförhållande, vilket kan förbättra stålets seghet. Dessutom har Cu också en funktion som liknar Ni, vilket kan förbättra substratets härdbarhet och elektrodpotential och öka korrosionsbeständigheten hos stål. Detta är särskilt viktigt för slitstarka delar som fungerar under våta slipningsförhållanden. Tillsatsen av Cu i legerat stål är 0.8 till 1.00%.
• Spårelement. Att lägga till spårämnen i låglegerat slitstarkt stål är ett av de mest effektiva sätten att förbättra dess prestanda. Det kan förfina den gjutna strukturen, rena korngränserna, förbättra morfologin och fördelningen av karbider och inneslutningar och göra låglegerat slitstarkt stål bibehåller tillräcklig seghet.
• Svavel och fosforelement. Svavel och fosfor är båda skadliga element, som enkelt bildar korngränser i stål, ökar sprödheten hos stål och ökar sprickningstendensen hos gjutgods under gjutning och värmebehandling. Därför måste både P och S vara mindre än 0.04%.

Så legerat stål hamrar kemisk sammansättning som följande tabell:

Produktionsprocess

Tillverkningsprocessen av 250 kg legerat stålhammare inkluderar smältprocess, gjutningsprocess, värmebehandlingsprocess och prestandatest.

Smältprocess

Legeringsstålet smälts i en 1t induktionsugn med mellanfrekvens och legeringar framställdes med råvaror såsom skrotstål, järnjärn, kolväten med låg kolhalt, ferromangan, ferromolybden, elektrolytiskt nickel och sällsynta jordartsmetaller. Efter smältning tas prover för kemisk analys framför ugnen och legeringar tillsätts enligt analysresultaten. När kompositionen och temperaturen når ugnens krav sätts aluminium in och avoxideras; under tappningsprocessen tillsätts sällsynta jordartsmetaller Ti och V för modifiering.

Gjutningsprocess

Gjutningsprocessen antar sandgjutning. När det smälta stålet kommer ut ur ugnen, låt det stå stilla i sleven, och när temperaturen sjunker till 1450 grader Celsius, börja hälla. För att få det smälta stålet att fylla sandformen snabbt bör ett större grindsystem (20% större än vanligt kolstål) användas. En sekventiell stelningsmetod antas, med kallt järn anpassat till stigaren, och en extern uppvärmningsmetod antas på stigaren för att förbättra matningstiden och matningsförmågan hos stigaren för att erhålla en tät gjutstruktur. Storleken på den hällande stora hammaren i legerat stål är 700 mmx400 mmx120 mm, och vikten på ett enda stycke är 250 kg. Efter att gjutningen har rengjorts glödgas den vid hög temperatur och sedan skärs hällstigningen.

Värmebehandling

Kylnings- + anlöpningsvärmebehandlingsprocessen antas och för att förhindra släckning av sprickor i monteringshålen antas partiell kylning. En motståndsugn av lådtyp används för att värma gjutgodset, austenitiseringstemperaturen är (900 ± 10) grader Celsius och värmebevarandet är 5 timmar. Med en speciell vattenkylningsvätska är kylhastigheten mellan vatten och olja. Detta är mycket fördelaktigt för att förhindra släckningssprickor och släckningsdeformation, och detta släckningsmedium har låg kostnad, säkerhet och genomförbarhet. Efter kylning används en tempereringsprocess vid låg temperatur, tempereringstemperaturen är (230 ± 10) grader Celsius och värmebevarandet är 6 timmar.

Utvärderingsprov

• Hårdhetsmätning. Enligt bestämmelserna i den nationella standarden GB / T 22951994 har slagprovet en standard Charpy U-skåra. Mät slagenergin för provfraktur på JB5-testmaskinen för pendelns slaghårdhet och mät storleken på slagets fraktur med en mikrometer.
• Hårdhetsmätning. HR6150D Rockwell hårdhetstestare används för att mäta provets Rockwell-hårdhet i enlighet med den nationella standarden GB / T 23071991. För att testa provets hårdhet, tagits hårdhetsvärdet för 10 mm * 10 mm * 120 mm prov av EDM mäts med intervall på 10 mm från ena änden till den andra längs längdriktningen.
• Sträckmätning. Enligt den nationella standarden GB / T 22881987 “Metal Tensile Test” används en 5-tonstestmaskin, mätlängden är 30 mm och den normala standardhastigheten är 0.1 mm / s.

Experimentella resultat och analys

1. TTT-kurvan av legerat stål

TTT-kurvan för legerat stål är följande bild:

TTT-kurvan av legerat stål

Från TTT-kurvan:

1. Det finns ett tydligt vikområde mellan omvandlingskurvorna för hög temperatur ferrit, perlit och medium temperatur bainit. C-kurvan som orsakar perlittransformationen och C-kurvan för bainittransformationen är åtskilda från varandra, vilket visar utseendet på oberoende C-kurvor, som tillhör typen av "näsa" och bainitområdet är närmare S-kurvan . Eftersom detta stål innehåller karbidbildande element Cr, Mo, etc., löses dessa element upp i austenit vid uppvärmning, vilket kan fördröja nedbrytningen av superkyld austenit och minska sönderdelningshastigheten. Samtidigt påverkar de också nedbrytningstemperaturen för underkyld austenit. Cr, Mo, etc. får pearlittransformationszonen att flytta till en högre temperatur och sänka bainittransformationstemperaturen. På detta sätt är transformationskurvan för perlit och bainit i TTT-kurvan. Separation, det finns en underkyld austenit-metastabil zon i mittdelen, som ligger mellan 500 ℃ och 600 ℃.
2. Nosspetsstemperaturen för detta stål är cirka 650 ℃, ferrittransformationstemperaturzonen är 625 ℃ -750 ℃, perlittransformationstemperaturzonen är 600 ℃ -700 ℃ och bainit-transformationstemperaturzonen är 350 ℃ -500 ℃.
3. Vid nässpetsen vid 650 ℃ i högtemperaturövergångszonen är den tidigaste ferritutfällningstiden 612 s, den kortaste inkubationsperioden för perlit är 7 270 s, och vid 22 860 s når transformationsmängden perlit 50 %; vid 400s är inkubationsperioden för transformation till bainit ca 20 s; vid 340 ° C sker martensittransformationen. Det kan ses att detta stål har god härdbarhet.

2. Mekaniska egenskaper

Prover tas från den provproducerade hammarkroppen av legerat stål och ett 10 mm * 10 mm * 120 mm långt prov skärs ut från utsidan inåt med en linjeklippning och hårdheten mäts från ytan till mitten. 1 # och 2 # prover samplas från hammarkroppsdelen, och 3 # prover samplas vid monteringshålet. Hårdhetsmätningsresultaten visas i tabellen.

Från hårdhetsbordet kan vi veta:

Hårdhetens HRC för hammarkroppsdelen (1 #) är större än 48.8, medan hårdheten för monteringshålsdelen (3 #) är relativt lägre. Hammarkroppen är den huvudsakliga arbetsdelen. Hammerkroppens höga hårdhet kan säkerställa hög slitstyrka; monteringshålets låga hårdhet kan ge hög seghet. Detta uppfyller de olika prestandakraven för olika delar. Om du tittar på ett enda prov kan du upptäcka att ythårdheten i allmänhet är högre än kärnhårdheten, och att hårdhetsfluktuationsområdet inte är särskilt stort.

Slagseghet, draghållfasthet och töjningsdata för proverna visas i tabellen ovan. Det framgår av tabellen att slaghållfastheten hos hammaren U-formad brist på Charpy-prover är över 40 J / cm², och att monteringshålets seghet är den högsta vid 58.58 J / cm²; förlängningen av de avlyssnade proverna är alla> 6.6% och draghållfastheten Alla är över 1360 MPa. Dess plastseghet är mer matchad och den är högre än slaghållfastheten (20-40 J / cm²) för vanligt låglegerat stål. Generellt sett kommer hårdheten att minska om hårdheten är högre. Det framgår av ovanstående experimentella resultat att denna lag i princip är i linje.

Bär test

För att studera slitstyrkan hos detta legerade stål utfördes slitagetestet på MLD-10 dynamisk belastningsslipmaskin. Proverna för slitstarkhet i detta test görs till 10 mm * 10 mm * 25 mm rektangulära parallellpipade prover, och proverna placeras i ett slipkroppssystem med tre kroppar och höga hammare av manganstål används som ett jämförande prov, alla under samma förhållanden utför slitagetest.

• Slagenergin är 0.2 kg / m
• Slagtiden är 1 timme
• Antalet stötar är 100 gånger / min
• Partikelstorleken på kvartssand som används är 8-10 mesh och flödeshastigheten är 120 kg / h

För att eliminera påverkan från provets ursprungliga tillstånd på resultaten av nötningstestet, slipa provet i en halvtimme före testet, rengör det med aceton och väg det efter torkning. bär den sedan formellt i 1 timme, tvätta, torka och väga; före och efter slitage Kvalitetsskillnaden är den absoluta slitage. Nötningstestet upprepades två gånger. Väg på precisionsbalansen DT-100 och ta genomsnittet av de 2 viktminskningarna. Resultaten visas i tabellen nedan ：

Det framgår av tabellen att under samma slitförhållanden ökar slitstyrkan hos hammare av legerat stål med mer än 1.55 gånger jämfört med vanliga hammare med hög manganstål.

Högt manganstål har använts i stor utsträckning vid höga belastningar. Dess utmärkta slitstyrka beror på dess starka arbetshärdning och utmärkta seghet som orsakas av austenitisk struktur. I detta test beror det dåliga slitstyrkan främst på den lilla testkraftsenergin och den obetydliga arbetshärdningseffekten.

För stål är matrisstrukturens påverkan på slitstyrka: ferrit, perlit, bainit och martensit ökar gradvis. Eftersom martensit har högsta hårdhet tillhör martensit och härdat martensit. Men om hårdheten är densamma, är den nedre bainiten av isotermisk transformation mycket bättre än härdat martensit. Matrisstrukturen för 1 # -provet är mestadels martensit, med hög hårdhet och bra slitstyrka.

Slitstyrkan hos legerade stålhammare är uppenbarligen annorlunda vid olika positioner. Detta beror på att när materialet utsätts för slitande nötande slitage, är slitagefrekvensen sammansatt av två delar, en är slitaget som orsakas av skärmekanismen, och det beror huvudsakligen på materialets hårdhet; En del är slitaget orsakat av utmattningsmekanismen, vilket återspeglar materialets seghet. Därför är slagslitage relaterat till materialets hårdhet och seghet. 3 # provet har den högsta segheten, men dess hårdhet minskas avsevärt, vilket minskar slitstyrkan. 1 # prov har den bästa hårdheten, mitten seghet, bästa omfattande prestanda och bästa slitstyrka. Kort sagt, under förutsättning av slitande slitagematerial, för att uppnå hög slitstyrka hos stål, måste det ha en bra kombination av hög hårdhet och hög seghet.

Legeringsstålhammare genom Qiming-gjutning

Qiming Casting är ditt gjuteri för shredderhammare och krosshammare! Alla Qiming Casting-reservdelar stöds av ISO9001: 2015 kvalitetskontrollsystem och levereras först efter att ha uppfyllt våra strikta kvalitetsstandarder. Vi är fast beslutna att tillgodose dina behov av reservdelar på ett professionellt och effektivt sätt. Vår kundsupportavdelning är redo att hjälpa dig med en offert, kontrollera lager eller helt enkelt svara på en teknisk fråga. Prata med din Qiming Casting-professionell idag om dina specifika behov!

[wpforms id = ”3777 ″]