Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Использование перспективных высоколегированных быстрорежущих сталей для прокатных валков.Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Среди перспективных материалов все большее внимание исследователей и производственников привлекают новые быстрорежущие стали. С металлургической и металловедческой точки зрения их зачастую следует относить к высоколегированным белым чугунам, та как содержание углерода в них достигает 2,5%, а суммарное количество вводимых легирующих элементов - от 15 до 50%. Тем не менее, можно отметить, что при суммарном содержании углерода и карбидообразующих элементов до 15%, стали относят к инструментальным; при суммарном содержании углерода, хрома, вольфрама, молибдена и ниобия более 15% - к быстрорежущим. Наиболее активно эти материалы рекламирует компания “Nippon Steel”(Япония). В странах СНГ центробежнолитые двухслойные валки с рабочим слоем из быстрорежущих сталей в основном пропагандирует фирма “Гонтерманн – Пайперс ”(Германия). Отмечается, что быстрорежущая сталь отличается высокой красностойкостью или устойчивостью термически обработанной стали против ее смягчения при повышенных температурах. Принято считать, что максимальная твердость при отпуске зависит в основном от интенсивности выделения упрочняющих фаз и их структуры, а красностойкость – от склонности фаз – упрочнителей к коагуляции. Прочность и твердость после термической обработки и при нагреве зависят также от природы и структуры матрицы упрочняемых материалов. У углеродистой инструментальной стали имеющей при обычной температуре ту же твердость, что и у быстрорежущей, она быстро снижается при нагреве выше 200°С; у быстрорежущей – выше 500-600°С. В углеродистой стали для развития процесса коагуляции карбида железа достаточно диффузии углерода, что происходит сравнительно легко. При введении в сталь легирующих элементов, обладающих большим сродством к углероду, чем железо, образуются специальные карбиды, в процессе коагуляции которых диффундирует не только углерод, но и легирующие элементы. Этот процесс совершается с очень большим трудом и при более высоких температурах. Для валков горячей прокатки большое значение имеет стойкость против изнашивания и термической усталости. Данные, полученные путем моделирования процесса прокатки на специальных установках или при непосредственном замере износа валков после эксплуатации, позволяют утверждать, что новые стали обеспечивают снижение износа при трении в 3 -5 раз по сравнению с наиболее применяемыми хромоникелевыми и хромистыми чугунами. Увеличение износостойкости объясняется тем, что благодаря комплексному легированию и высокому содержанию углерода после термической обработки (отжиг, закалка и отпуск) удается сформировать оптимальную микроструктуру стали: высокотвердую мартенситную матрицу с мелким зерном, в которой распределено до 20-30% дисперсных эвтектических (первичных) и вторичных (образующихся после отпуска) карбидов. При чем главную роль в повышении износостойкости играют карбиды типа МС, содержащие более 50%V, твердость которых составляет 3000НV по сравнению с карбидами М6С (2000 НV), М7С3 (2500 НV), также присутствующими в структуре стали. Подход к повышению стойкости быстрорежущих сталей путем формирования в их структуре высокотвердых частиц VС известен давно. По этому принципу создан ряд так называемых высокованадиевых быстрорежущих сталей. Но, к сожалению, они не получили широкого распространения в связи с плохой шлифуемостью. Новые валковые быстрорежущие стали имеют шлифуемость хуже на 20-50% по сравнению с хромоникелевыми чугунами. При проведении испытаний сталей в условиях близких к эксплуатации валковой арматуры быстроходных проволочных станов (нагрев до 300°С), в том числе ледебуритных (типа 250Х24В3), карбидных (150Х4В6М4Ф5К5), мартенситных (50Х8С2М3Б6Ф4Т), графитизирующих и аустенитных сталей и сплавов. Было установлено, что применение сложнолегированных сталей карбидного класса (аналог новых быстрорежущих сталей) нецелесообразно по сравнению с высоколегированными высокохромистыми сталями и сплавами ледебуритного класса, обладающими большей или равной износостойкостью. Этот вывод интересен, учитывая, что у быстрорежущих сталей “горячая” твердость, определяющая стойкость материала против изнашивания при повышенных температурах, значительно больше, чем у хромоникелевых и хромистых чугунов. Причем это отличие особенно заметно при относительно низких температурах, а с ~600°С она отличается незначительно. Одним из условий успешной работы валков из новых быстрорежущих сталей высокой теплостойкости является нагрев их рабочей поверхности не выше 65°С, что достигается оптимизацией системы охлаждения валков и полосы на входе в очаг деформации. Существуют исследования, которые показывают, что наплавленный металл, обладающий высокой теплостойкостью (с большим содержанием углерода, вольфрама, хрома и других легирующих элементов), как правило, имеет сравнительно низкие значения термической стойкости. Например, промышленные испытания наплавленных быстрорежущей сталью валков дали отрицательные результаты. Низкая термическая стойкость наплавленного металла в условиях горячей прокатки, когда особенно выражены циклические термические нагрузки, нивелируют высокую теплостойкость рабочего слоя. Для таких условий эксплуатации рекомендуется выбирать материалы с учетом комплексной оценки их теплостойкости, термической стойкости, ударной вязкости и “горячей” твердости. Для новых типов валковых быстрорежущих сталей установлена следующая закономерность: при уменьшении количества карбидов и увеличении их дисперсности стойкость против возникновения термических трещин возрастает, поэтому количество карбидной фазы в структуре стали следует ограничивать 20-30%. Характерной особенностью разрушения литых сталей такого класса являются слабо выраженные признаки пластической деформации на поверхности изломов, что связано с наличием на границах зерен твердого раствора эвтектических карбидов, являющихся сильными концентраторами напряжений. Большинство свойств быстрорежущих сталей лучше, чем у чугуна, однако оп сравнению со сталью Р6М5 они имеют худшие показатели прочности (особенно при изгибе) ударной вязкости и твердости. Если сравнивать значения ударной вязкости со стойкостью против возникновения трещин термической усталости, то новые стали окажутся менее термостойкими или примерно одинаковыми. Даже сталь Р6М5 в литом состоянии в условии циклических нагрузок применяется довольно редко из-за относительно высокой хрупкости по причине структурной неоднородности, и, прежде всего грубой структурной сетки эвтектических и вторичных карбидов по границам зерен. Впервые биметаллические валки, полученные методом СРС с рабочим слоем из быстрорежущей стали были предложены для эксплуатации в чистовых клетях станов горячей прокатки 1987г. Эти валки показали прекрасные результаты: стойкость в 3-4 раза выше, а чистота рабочей поверхности валка после эксплуатации почти на треть лучше по сравнению с обычно применяемыми. Далее были предложены отливка валков большого диаметра в моноблочном исполнении, электрошлаковая наплавка трубчатым электродом и центробежная отливка. Практически вся информация об эксплуатационных характеристиках валков положительная, хотя повышение стойкости наблюдается в более широком интервале: от 1,2-2,3 до 3-4 раз. Однако новые валки эксплуатируют лишь в первых чистовых клетях станов горячей прокатки в основном из-за высокой стоимости. Эксплуатационные свойства этих сталей улучшаются за счет большего легирования, например кобальтом, и увеличение основных карбидообразующих металлов (стали с 15% Мо). Большое значение приобретает также качество изготовления. Валки, полученные методом СРС, имеют большую износостойкость и лучшее качество рабочей поверхности, чем литые. При наличии дефектов в зоне сплавления основного и рабочего слоев валки склонны к поломкам под воздействием нагрузок при прокатке. Валки данного типа вообще плохо сопротивляются механическим нагрузкам, особенно ударным. По этой причине их нельзя использовать в последних клетях чистовой группы широкополосных станов, в которых часто наблюдаются удары хвостовыми частями прокатываемых полос, а также при прокатке аустенитных сталей, требующих больших обжатий по сравнению с углеродистыми и ферритными. Кроме того, опыт эксплуатации показал, что большая часть (~39%) быстрорежущих валков отбраковывается в процессе механической обработки. Ранее отмечалось, что новые валки хорошо сопротивляются изнашиванию лишь при более интенсивном их охлаждении. Это сокращает время формирования оксидной пленки с повышенным содержанием хрупких составляющих, которая при эксплуатации разрушается, превращаясь в дополнительный абразивный материал, но при этом ухудшается качество рабочей поверхности валка. Установлено, что если причиной возникновения является разгар, то глубина их проникновения в рабочий слой примерно в 2 раза больше по сравнению с валками другого типа. Практически во всех работах отмечается ухудшение шлифуемости новых сталей. Это требует разработки и использования шлифовальных кругов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Опыт эксплуатации новых валков показал, что необходима оптимизация технологии прокатки и повышение жесткости клетей, иначе могут наблюдаться уменьшение захватывающей способности валков и вибрация, ухудшающая качество поверхности листа. Новые валки требуют специального профилирования поверхности для сохранения при прокатке необходимых размеров листа. Кроме того, для каждого валка рекомендуется уточнять, как изменяется коэффициент трения. В случае его увеличения вследствие увеличения износа матрицы и появления на поверхности высокотвердых карбидов растут нагрузки, что может стать причиной поломок валков. Таким образом, результаты исследований быстрорежущих сталей и опыт эксплуатации валков из них показывают, что сталь обладает повышенной износостойкостью. Особенно это преимущество проявляется при малом нагреве рабочей поверхности валка, отсутствии ударов и исключении или уменьшении циклического термосилового воздействия. Известно, что улучшить структуру и свойства инструментальных сталей можно не только путем легирования стали, но и с помощью технологических приемов: модифицирование, ускоренного охлаждения расплава на стадии первичной кристаллизации, электрошлакового переплава с использованием электромагнитного поля. Другим направлением увеличения работоспособности прокатных валков может стать использование низколегированных быстрорежущих сталей, свойства которых, соответствуют применяемым сталям нормальной производительности. Попытки создания таких сталей относят еще к 40-м годам, но, к сожалению, большинство из них имело недостаточную твердость и теплостойкость, склонность к разнозернистости и неудовлетворительную шлифуемость. Прорывом можно считать работы по созданию стали 11М5Ф (ЭП980) и ее модификаций. Суть этих работ заключается в переходе от быстрорежущих сталей ледебуритного класса к заэвтектоидному, в которых стабильная эвтектика не присутствует. При этом разработчики исходили из того, что в обычных сталях типа Р6М5, Р18 и других половина карбидов М6С является эвтектической. При нагреве таких сталей до температуры закалки в аустените растворяются все вторичные карбиды, а эвтектические не растворяются, сдерживая тем самым рост зерна аустенита. Таким образом в этих сталях только половина количества вольфрама и молибдена используется для достижения высокого уровня вторичной твердости и теплостойкости. Другая половина этих элементов позволяет сохранить в сталях мелкозернистость, а, следовательно, удовлетворительную прочность и вязкость. В предложенных сталях все карбиды образуются при выплавке и являются вторичными, которые легко растворимы в аустените при нагреве инструмента до температуры закалки. Отсутствие нерастворимых эвтектических карбидов, сдерживающих рост зерна аустенита, компенсируется пониженной температурой закалки по сравнению с известными сталями. Структура литой стали 11М5Ф по сравнению со сталями ледебуритного класса характеризуется несопоставимо меньшим количеством эвтектических карбидов, высокой степенью их дисперсности и отсутствием развитой карбидной сетки по границам зерен. Как следствие после окончательной термической обработки сталь обладает высокими значениями прочности на изгиб и особенно ударной вязкости. Конечно, отсутствие большого количества высокотвердых карбидов ванадия (в стали 11М5Ф их объемная доля после закалки составляет 1,8%) может сказаться на износостойкости. Но, как отмечалось, валки из новых быстрорежущих сталей чаще выходят из строя из-за сколов и трещин, а эти дефекты связаны с наличием большого количества карбидов. Следует отметить, что разработанная заэвтектоидная сталь показала преимущества при эксплуатации инструмента холодной штамповки и теплого деформирования.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-11; просмотров: 408; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.58.84.207 (0.008 с.) |