九游会ag官方网站--Home

 
首页 公司简介 碳化钨-钢梯度耐磨质料 渗镀二硅化钼耐蚀耐热质料 开辟与研讨 产品展示 质料的选取需知
 
###
   
 
### ###
   
 
 
 
 
  江苏省盐都会建湖县歉收西路裕丰产业开辟区(建湖华星液压元件有限公司院内)
  赵 >###微信)
电子邮件:>###
QQ:170522323
  开户行:中行北京空港万科支行
>###
     

高能离子注渗碳化钨质料耐磨性剖析 (中国外表工程2003.5)

赵天林 赵钢

    择要:接纳高能离子注渗技能向钢铁零部件表层注渗碳化钨(WC),碳化钨含量高的富集层厚度0.35mm,碳化钨注渗层总厚度1.2mm。这种注渗WC的质料耐磨性到达高速钢、热作模具钢及堆焊碳化钨质料的3-6倍。并对离子注渗碳化钨质料的耐磨机理举行剖析。
要害词:离子注渗;碳化钨;高耐磨性;机理剖析


弁言
    接纳离能离子注渗技能,将碳化钨(以下简称WC)注渗到钢铁零部件表层,构成高耐磨的WC注渗层。很多实践利用后果标明:高能离子注渗WC的零部件,其耐磨性到达高速钢、热作模具钢以及堆焊碳化钨质料的3-6倍。有关高能离子注渗WC质料及其耐磨机理还未见报道,必要对此题目举行深化的研讨。

2.实验办法及后果

    对一样平常钢铁质料耐磨性的评价,可用耐磨实验机举行耐磨性实验,也可以硬度等数值举行直接表达。离子注渗WC质料由于高硬度WC颗粒的存在,在耐磨实验机上找不到符合的对磨轮,无法举行实验。接纳绝对磨损比力法,如用金刚石磨轮磨擦实验,失掉的后果也不太真实。理论证明,离子注渗WC质料硬度不高仍有高的耐磨性,钢铁质料硬度与耐磨性对应干系的纪律已不实用。因而,离子注渗质料的耐磨性只要以实践利用结果来确定。九游会先后选择了三种代表性产品举行耐磨性比拟实验。这三种产品为:1、高速线材轧制体系中的切分轮;2、高速热镦锻轴承环毛坯的凹模;3、水泥行业立磨护板。上述三种产品选用有关的钢材,举行机器加工,一局部按原工艺加工成制品,另一局部产品在热处置前,放在九游会自制的大型离子注渗炉中举行WC注渗。注渗后的产品经金相测定WC注渗层厚度1.2mm,此中WC富集层厚度0.35mm。然后两种差别工艺的产品在相反工况下举行耐磨性比拟实验。这三种产品利用的工况和实验后果如下表:

三种产品耐磨性比拟实验数据表

实验代号

I

II

III

产品称号

高速线材轧制体系切分轮

高速热镦锻凹模

立磨护板

工况

打仗950-1000℃轧件,切刃外表线速率14.6m/s,有打击力,中断水冷却

工件温度900-1000℃,镦锻压力8T/cm2,2次/s,打击力大,中断水冷却

磨损介质:块状和粉状石灰石,产量:80T/h,气体送粉速率20m/ s

利用质料

高速钢

W6Mo5Cr4V2

中碳钢45#注渗WC

热作模具钢012Al

热作模具钢012Al注渗WC

低碳钢20#堆焊WC

低碳钢20#注渗WC

寿命

切Φ16螺纹钢1000T

切Φ16螺纹钢3600T

镦锻轴承环毛坯1.8万件

镦锻轴承环毛坯7.1万件

80天

500天

绝对耐磨性

1

3.6

1

3.9

1

6.25


后果剖析


    从下面三种产品绝对耐磨性数据可知,只管工况差别,绝对耐磨性有些差异,但总体看,离子注渗WC的三种产品绝对耐磨性均比原用质料有很大的进步。

3.1、差别质料耐磨实验后果剖析

    实验I为差别质料切分轮的耐磨性比力。即45#钢基体注渗WC切分轮与高速钢切分轮举行耐磨性比力,其后果是离子注渗WC切分轮绝对耐磨性为后者的3.6倍。该实验是在恶劣工况下举行的,切分轮的切刃打仗的是950-1000℃的轧材,水冷却又使旋转中的切分轮处于交变急冷急热形态中,高速行进的轧件使切刃产生激烈磨损,切刃还要接受来自轧件的打击载荷。已往为理解决这一困难,客户曾实验过在切分轮切刃外表喷涂和堆焊WC;变更差别合金钢种,接纳差别热处置工艺办法消费切分轮,其利用结果都不睬想。终极选用代价昂贵的高速钢,高速钢切分轮每对只能切分Φ16螺纹钢1000T左右,接纳高能离子注渗WC技能,基体接纳便宜的45#钢,也能切分Φ16螺纹钢3600T以上。获得了使用低价质料取代低价质料且耐磨性还高几倍的结果。

3.2、相反质料耐磨性实验后果剖析


    实验II是相反质料(012Al)注渗与不注渗WC的两种凹模的耐磨性比力。该实验的工况比实验I还要恶劣,凹模处于交变的低温、高压、高打击力的条件下利用。经实践察看,已往凹模生效情势次要是外表硬化层凹陷脆裂、失块、利用面拉裂,以是该模具选用初级热作模具钢5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)制造。由于工况庞大,离子注渗WC利用的凹模基材仍用012Al。为了包管模具精度,注渗WC的模具事情面又举行了大批磨削,磨去一局部WC富集层。在工况条件完全相反,两种凹模质料又完全一样,颠末屡次重复实验,没有注渗WC的凹模均匀寿命为1.8万件,注渗WC的凹模凹陷脆裂、利用面拉裂征象大大增加,利用寿命都在7万件以上,进步耐磨性3.9倍。

3.3、相反基材,差别工艺的WC质料耐磨实验后果剖析


    实验III是基材相反(20#碳钢),堆焊WC与离子注渗WC的两种护板耐磨性比力。我国大型水泥企业多接纳立磨破坏生料。这些立磨大局部从丹麦等国入口,该立磨生料日破坏量过千吨。立磨磨辊表里面均有护板,避免大颗粒物料溅射外溢,接受速率很高的力气保送粉料的磨擦,磨损很严峻。已往都在厚14mm钢板上堆焊8-10mm的WC,利用寿命均匀80天。现仍用相反厚度的钢板,改堆焊WC为离子注渗WC, WC注渗层1.2mm,此中WC富集层0.35mm。利用寿命到达500天,进步耐磨性6.25倍。

4、机理剖析

    从上述实验后果剖析可以看到,由于种种实验工况差别,差别实验的耐磨性数据欠好间接比力。但有一点是相反的,便是一切实验都标明,离子注渗WC质料的耐磨性是出众的,它的耐磨性分明高于实验中的高速钢,热作模具钢及堆焊WC质料

4.1离子注渗WC质料耐磨性机理剖析

    离子注渗WC质料为什么比原本就很耐磨的高速钢、模具钢、堆焊WC质料更耐磨呢,从高能离子注渗WC层的金相构造(见图1)和硬度散布曲线(见图2)来看,高能离子注渗WC的构造布局和硬度散布有偏重要的特性。WC和钢基体两者是冶金联合,上风互补。外表具有WC的高硬度,高耐磨性。心部则保存了所选钢基体原来的硬度、强度和韧性。在表层与心部之间还存在一本性能突变的梯渡过渡区,无效地制止了功能渐变时大概惹起的质料毁坏。

    有数离子轰击和注入,使注渗层内位错重新分列,构成很多小角度晶界、亚晶界,使注渗层内的基体晶粒失掉细化。同时注渗WC层外来离子颠末电子互换后,有的以晶体情势存在,有的则在晶体中某一个点阵中存在,惹起很多晶格畸变。有数微小的WC颗粒又起到了弥散强化作用,使注渗层强度失掉了大幅度进步。九游会已经做过2Cr13钢,注渗前后拉伸强度实验,接纳拉伸实验尺度圆柱试样举行,后果是离子注渗后的2Cr13试样拉伸强度比未注渗的2Cr13试样进步了50%以上。异样试样在800℃温度下举行拉伸实验,注渗后的2Cr13试样比未注渗的2Cr13试样拉伸强度超过跨过1倍。注渗层强度的进步使WC颗粒在磨损时取得的支持才能大为加强,无疑耐磨性就增长了。

    已知金属委顿裂纹都源于质料外表。而离子注渗产品的外表由于有数离子不停轰击已产生塑性变形,陪同发生的压应力能无效克制裂纹萌发;同时,原来易萌发裂纹的种种位错及别的晶体缺陷,在离子注入时,由于外来原子钉札作用使滑移面受阻,又不易萌发裂纹;从图1看到,注渗层晶体细化了,而钢基体内照旧原来的粗晶粒,即便注渗层发生了裂纹,外部粗晶体构造又能减缓裂纹的扩展。这便是说在离子注渗WC的同时进步了钢基体的委顿强度。委顿强度的进步又使WC颗粒因裂纹而崩落的伤害大大增加。原工艺消费的切分轮和凹模,在高应力的交变载荷和冷热打击的作用下,裂纹和倾圯是常常产生的。而注渗WC切分轮和凹模不发生裂纹和崩落的现实也直接证明了上述剖析可行性。

综上所述

    WC注渗层耐磨性很高的缘故原由有三条:数目浩繁,高度弥散散布的微小WC颗粒自己耐磨性高;钢基体对这些WC颗粒支持才能强;随着基体抗委顿才能的加强,使WC的耐磨层又不易发生裂纹和崩落。三者综互助用的后果,微观体现出来的便是耐磨性很高。由于离子注渗WC质料是一种新型质料,为什么具有云云高的耐磨性,另有待进一步从实际上加以体系研讨

4.2、注渗WC比堆焊WC更耐磨的机理剖析

    离子注渗WC和堆焊WC工艺都有因此高耐磨的WC为抗磨载体。堆焊层厚度通常在5-10mm,而离子注渗WC厚度只1mm多。为什么离子注渗的薄的WC层比堆焊的厚的WC层更耐磨呢?这需从WC层构成工艺,WC层构造布局加以阐明。

    现在大面积堆焊WC的耐磨件大少数是手工氧-乙炔或电弧堆焊,人为要素较多,工艺参数控制不严,WC剖析脱炭严峻,WC层内存在较多的清闲和微裂纹,也存在许多缺乏金属粘接的WC聚合体。WC层与母体质料之间没无形成完全的冶金联合,微观界面明晰可见(见图3)。高能离子注渗WC工艺是在真空条件下举行,对一切耐磨面都在相反条件同时注渗WC,一切工艺参数均由电脑控制。由于经过比纳米还小的离子举行注渗,在钢基体内的WC颗粒尺寸微小、数目浩繁、且高度弥散散布,WC与母体是冶金联合,梯度变革,没有微观界面。由于堆焊和离子注渗WC的工艺差别,WC耐磨层微观布局与微观构造差别,使它们抗磨损才能就体现出很大的差距。

    使用4.1所述离子注渗WC产品的耐磨机理,容易找到堆焊WC质料耐磨性不及注渗WC质料的缘故原由。便是堆焊WC层中的WC由于工艺缘故原由,剖析脱炭严峻,低落了WC自己的耐磨性。堆焊WC层中存在的孔隙、微裂纹及很多缺乏支持力的WC聚合体的存在,不光使堆焊层强度低落,减弱了对WC颗粒的支持才能,并且委顿裂纹易在该处萌发、扩展,直至WC成块崩落。在上述种种倒霉条件影响下,使堆焊WC层的耐磨性大打扣头。而离子注渗WC质料则克制了堆焊WC层的很多缺陷,充实发扬了WC自己的高抗磨本事,取得愈加耐磨的结果。

5、结论     
     (1)、颠末实践利用的实验证明,高能离子注渗WC产品耐磨性很高。它可在很多恶劣工况下利用,且利用寿命高于高速钢(W6Mo5Cr4V2)、热作模具钢(Cr4Mo3SiMnVAl),也高于堆焊WC的产品。


    (2)、高能离子注渗WC产品优秀的耐磨性与它的消费工艺先辈性,以及由此构成的共同构造布局有亲密干系。离子注渗WC耐磨质料,具有高硬度、高强度、高委顿强度等综合功能,使它的耐磨功能轶群,成为工程界喜爱的新型耐磨质料。

###
  北京市海淀区双泉堡125号竹溪园D1-1206
QQ:170522323

联系人:赵钢 >###
电子邮件:>###