Мікроструктура та властивості зносостійкої сталевої пластини після твердофазного цементування
Зносостійкі сталеві пластини мають такі переваги, як висока міцність, висока стійкість до корозії та гарна зносостійкість, і широко використовуються як деталі, які витримують високі навантаження, наприклад, лопаті турбін, вали та втулки насосів для гарячого масла та гідравлічні прес-клапани крильчатки. Але при його використанні часто виникають такі проблеми, як недостатня твердість і сильний знос, які обмежують його подальше застосування. Фактичний термін служби деталей в основному залежить від їх зносостійкості, поверхневе зміцнення є найбільш прямим і ефективним способом покращення продуктивності, порівняно з іншими технологіями зміцнення, обробка цементацією може значно покращити поверхневу твердість і зносостійкість матеріалів, зазвичай використовувані процеси включають метод іонної цементації, метод газової цементації та метод соляної ванни. Однак іонна цементація має проблему нерівномірної цементації, метод соляної ванни не є зрілим, метод газової цементації є більш складним, і існують високі вимоги до обладнання, складний процес, проблеми з високою вартістю. Традиційний твердофазний метод цементації простий і підходить для цементації невеликих деталей, але швидкість цементації повільна. З цієї причини метод додавання карбонатів часто використовується для покращення швидкості науглерожування, але легко створити бар’єрний шар на поверхні, який має негативний вплив на швидкість науглерожування, а якість шару науглерожування не змінюється. легко контролювати. Для цього дослідники використали новий твердофазний метод науглерожування: зносостійку сталеву пластину та сірий чавун загортають разом, при певній температурі графіт із сірого чавуну дифундує в зносостійку сталеву пластину, і рівномірно дисперговані атоми Cr на місці реакції, поверхня нержавіючої сталі для утворення композитного цементуючого шару; Атом C має малий розмір, може дифундувати в матриці за допомогою механізму розриву, швидкість дифузії висока, атом Cr нелегко дифундувати в матриці, а атом Cr має сильну спорідненість з атомом C, атом C в сірий чавун швидко дифундував до місця атома Cr в матриці при високій температурі та реагував з атомом Cr і атомом Fe в матриці з утворенням карбідів; Фазовий склад, мікроструктуру, мікротвердість, зносостійкість і корозійну стійкість науглерожуваного шару досліджували за допомогою XRD, SEM, мікротвердомера, ML-100 дискової двокорпусної абразивної машини для випробування на абразивне зношування та електрохімічних методів.
Розгладьте поверхню зносостійкої сталевої пластини та HT300 і очистіть ацетоном і спиртом. Обидва були вирівняні в тісному контакті, HT300 був упакований вогнетривким папером, ущільнений і закріплений у графітовому тиглі. Його помістили в трубчасту піч 1400X, захищену газоподібним аргоном зі швидкістю потоку 5 мл/хв, і нагріли до 1120 градусів зі швидкістю нагріву 7 градусів за хвилину протягом 10 годин, а потім охолодили до 850 градусів протягом 1 години водою. охолодження.
Фазовий аналіз проводили на рентгенівському дифрактометрі XRD- 7000. Тканина спостерігалася за допомогою скануючого електронного мікроскопа JSM-6700F. Випробування мікротвердості проводять на мікротвердомірі TUKON2100. Для електрохімічних досліджень використовували класичний триелектродний метод на електрохімічній робочій станції CS350. Результати тесту показують, що:
(1) При 1120 градусах протягом 10 годин і 850 градусах протягом 1 години твердофазне науглерожування зносостійких сталевих пластин можна здійснити за допомогою лускатого графіту в сірому чавуні для створення композитного науглерожувального шару, посиленого частинками (Fe, Cr)7C3. Внутрішньозернистий карбід розподіляється острівцем, а зернистий карбід розподіляється періодично.
(2) Найвища мікротвердість цементованого шару проявляється на поверхні зносостійкої сталевої пластини, досягаючи 1082HV1N, і поступово зменшується зі збільшенням відстані від поверхні.
(3) Зносостійкість навуглецьованого шару приблизно в 5 разів більша, ніж у звичайної зносостійкої підкладки, але її стійкість до корозії знизилася.
