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详解高铬铁碳合金抛丸机叶片的研制

    高铬铁碳合金抛丸机叶片的研制:

    前言:S200—F抛丸机是从日本新东株式会社进口的大型先进设备。其中抛丸叶片磨损量特别大,更换频频,采用低铬或高铬铸铁叶片均达不到日本叶片寿数,确保不了使用寿数。从日本进口抛丸叶片。研讨适合大功率抛丸叶片,取代日本进口叶片,是一项急需解决的课题。大家通过一年多时间研讨成功的高铬铁碳合金叶片,与日本叶片比较,已达到了国际先进水平。

    一、S200—F抛丸机叶片失效剖析及合金成分规划

    1.1叶片失效剖析

    S200—F抛丸机抛速76m/min,抛丸量500~1250kg/min,转速2160r/min,功率75kw。该机目前在世界上仍属第一流设备,出产效率高,抛丸量大,弹丸抛射速度高。作业过程是由分配器输人大量弹丸,以很高的速度沿着叶片外表从人口端向出口端反复冲击和弹跳滚动,加之叶轮的高速旋转,弹丸对叶片外表的正压力随着离轮心间隔的加大而增大,使叶片外表构成沟槽和裂纹而失效。

    1.2化学成分规划

    叶片外表在高速冲突过程中产生的剧烈磨损属两体冲击磨损。多年来,大家研讨耐磨材料,主要针对工况条件合理挑选化学成分,取得理想的金相安排及相应的耐性和耐磨性。叶片化学成分规划,采用以铬为主,妮和稀土为辅的高铬铁碳合金成分。

    碳:碳是合金中的主导元素,含碳量直接影响材料的硬度和耐性,进步含碳量可以添加显微安排中碳化物的比率,然后进步耐磨性。根据叶片工况,碳量挑选为2.90%~3.40%。

    铬:铬与碳的亲和力强,能构成稳定的铬碳化物(Cr,Fe)7C3,固溶于奥氏体,强化金属基体。碳和铬的含量之比,决定碳化物类型及碳化物数量。实践证明铬碳比大于7为宜,因而挑选铬量为20.00%~28.00%。

    铌:铌在元素周期表属VB族。铝和碳的亲和力强,能构成非常稳定的NbC,其硬度高达2600HV,溶于奥氏体中阻挠晶粒长大。铌加人量为0.30~0.60%。

    稀土:加人适量稀土进行炉前处理,细化晶粒,使碳化物均匀散布,去除硫和氧等有害杂质,净化铁水,进步综合性能。加人量为试验内0.20%~0.30%

    二、试验内容及办法

    2.1、叶片试样熔铸办法

    高铬铁碳合金熔炼在150kg酸性中频感应电炉中进行,炉料为低碳废钢、废电极、低中碳铬铁和铌铁。炉前调整成分,用0.3%纯铝脱氧,出炉温度1500~1520℃,稀土在包内冲人,冲击试棒20*20*110mm。

    2.2、叶片铸造工艺

    叶片装机要求严格,每片叶片配重差错为5g,一般砂型铸造难以确保。故采用自硬树脂砂型,石英砂100%,树脂2%~3%,磷酸为树脂的25%~30%,配料后在树脂砂混砂机中拌和3~5min造型,硬化起模,起模后将铸型侧放避免变形。

    2.3、叶片装机试验

    1992年元月18日高铬铁碳合金叶片在S200—F抛丸机上与日本叶片各装4片同机运行试验,定期停机进行失重检测失效状况。

    三.试验成果剖析

    3.1、金相显微安排剖析

    3.1.1、叶片金相安排

    叶片金相显微安排为奥氏体十碳化物(主相M7,C3,次相NbC)。碳化物呈板条状定向摆放,碳化物端部硬度大于旁边面硬度。高铬合金碳化物板条状呈定向摆放,有序地似钢钉一排排地“钉”在基体上,强化了基体,进步了耐性,使叶片具有良好的耐磨性及抗破碎抗脱落才能。

    出产叶片时,让碳化物定向摆放在叶片的作业部位,使碳化物端部触摸丸粒,以进步叶片的耐磨性,并使叶片在接受高速冲击的丸粒时碳化物不易折断、脱落。板条状定向摆放的碳化物大幅度地进步了叶片作业寿数。

    3.1.2铬、铌碳化物在基体中的面散布

    通过五颜六色电镜,电子探针扫描看到铬元素富集的碳化物M7C3、在基体中散布比较均匀,显微硬度为1400HV。电镜调查碳化铌均匀弥散地散布在基体中,显微硬度为2100HV。

    3.2化学元素及力学性能检测

    3.2.1、叶片化学成分剖析

    叶片化学成分剖析是在本所及武汉轿车工业大学进行的,成果契合化学成分规划要求。

    3.2.2、流动性。

    采用标准螺旋试样,压头240mm,浇注温度140℃,螺旋试样浇注长度为850mm、880mm。

    3.2.3、线缩短率

    在动态自线缩短仪上检测为2%。

    3.2.4、冲击耐性:ak=9.41j/cm2。

    3.2.5、洛氏硬度硬度为57HRC,57HRC,56.5HRC。

    四、定论

    (1)、高铬铁碳合金叶片化学成分规划合理,铬碳比大于6为宜。

    (2)、叶片出产采用自硬树脂砂型,操控起模工艺,能够确保叶片5克质量差错。

    (3)、M7C3、NbC等碳化物镶嵌在奥氏体基体中呈板条状定向摆放,进步了冲击耐性和耐磨性,使碳化物具有良好的抗破碎抗脱落才能。

    (4)、高铬铁碳合金叶片与日本叶片同机失重试验,已彻底达到了日本进口叶片寿数,具有明显得经济效益

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