Знание - Sanxin

Поради лошата топлопроводимост, високото съдържание на легиращи вещества, тесния температурен диапазон на коване и високата трудност при обработка на неръждаема стомана 9Cr18Mo, е много лесно да се получи груба структура на коване и двойникова структура поради прекомерно висока температура на коване и твърде дълго време на задържане. Двойниковата структура има изключително силна наследственост и стабилност и е трудно да се елиминира чрез отгряване и закаляване. Поради това бяха проведени технологични тестове върху лагерни части от неръждаема стомана 9Cr18Mo с кована двойникова структура, за да се проучи възможността за отстраняване на кована двойникова структура от лагерни части от неръждаема стомана 9Cr18Mo чрез методи за термична обработка.

 

1 Процес на нормализиране

Външните пръстени на лагери от неръждаема стомана с двойни карбиди след ковашко отгряване (Фигура 1) бяха подложени на следния процес на нормализиране. Те бяха нагряти до 1120℃ в пещ за термична обработка и задържани 1.5 часа, след което извадени и охладени на въздух до стайна температура чрез разпъване и продухване с въздух. Впоследствие те бяха отгрявани в пещ RJX-60-9 съгласно процеса на отгряване на неръждаема стомана (процес на отгряване: задържани при 910℃ в продължение на 2 часа, след което се охлажда със скорост от 30℃ на час до 550℃ и извадени за въздушно охлаждане). Установено е, че 30% от пръстените все още имат двойникови структури (виж Фигура 2). По време на нормализиращото нагряване, малките зърна са възстановени до оригиналните аустенитни зърна и пространствената ориентация по същество не се е променила много. По време на нормализиращото охлаждане, едно аустенитно зърно отново е разделено на няколко малки зърна. По този начин, въпреки че едрите аустенитни зърна преди нормализирането (т.е. след коване) са били привидно рафинирани по форма (разделени на много малки зърна), всъщност, тъй като ориентацията и размерът на много малки зърна са били в съответствие с оригиналните аустенитни зърна, само много малка част от двойниковата структура е била намалена, докато по-голямата част е била наследена. Нормализирането може да премахне само относително леки двойникови структури и е невъзможно да се премахнат всички двойникови структури.

 

 

Двойно нискотемпературно разлагане + процес на нормализиране

Три външни пръстена от неръждаема стомана със силно изразена структура на двойничене (Фигура 3) бяха подложени на нискотемпературно разлагане в пещ RJX-60. Процесът беше следният: задържане при 690°C за 3 часа, след което охлаждане на въздух до стайна температура; повтаряне на процеса на задържане при 690°C°C за 3 часа и охлаждане на въздух до стайна температура; последвано от нормализиране в пещ RJX-50-13, като процесът е: нагряване до 1120°C°C в пещта и задържане в продължение на 1.5 часа, след което охлаждане на въздух до стайна температура след изваждане от пещта; накрая, трите външни пръстена бяха отгряти съгласно процеса на отгряване на неръждаема стомана. Резултатите показаха, че всички двойникови карбиди в трите външни пръстена от неръждаема стомана са елиминирани (виж Фигура 4). От горните резултати от теста може да се разбере, че: ① Използвайки два пъти нискотемпературно разлагане при 690°C може да разложи целия аустенит. ② След нагряване до нормализираща температура, феритът се трансформира в аустенит и претърпява друга фазова трансформация. Поради температурната неравномерност възникват микро-областни напрежения и деформации, което води до високотемпературна деформационна рекристализация, която може да разруши упоритите граници на зърната на оригиналния аустенит и да елиминира грубата структура на двойник. Този процес обаче не може да елиминира особено силната структура на двойник при коване.

 

 

Три нискотемпературни процеса на разлагане + нормализиране

 

Четири вътрешни пръстена от неръждаема стомана с особено силна структура на двойничене (Фигура 5) бяха подложени на технологични тестове. Те бяха поставени в пещ RJX-60 за три нискотемпературни разложения, като всеки процес включваше задържане при 690°C.°C в продължение на 3 часа, последвано от охлаждане на въздух до стайна температура. След това те бяха поставени в пещ RJX-50-13 за нормализиране, като процесът беше: нагряване до 1110°C°C в пещта и задържане в продължение на 2 часа, след което се изваждат и охлаждат на въздух до стайна температура чрез разпъване и продухване с въздух. След това четирите вътрешни пръстена бяха отгряти съгласно процеса на отгряване на неръждаема стомана. След проверка на структурата на отгряване беше установено, че два са квалифицирани, а два все още имат двойникови структури, но първоначално силните двойникови структури са значително подобрени, като в някои локални области са останали само много малки двойникови карбиди (виж Фигура 6).

От горните експериментални резултати може да се разбере, че при особено тежка двойникова микроструктура, дори чрез увеличаване на броя на нискотемпературното разлагане и многократно преминаване през фазова трансформация, е невъзможно напълно да се елиминира двойниковата карбидна микроструктура.

 

 

За да се осигури пълното отстраняване на всички двойни структури, е разработен нов процес. Според фазовата диаграма Fe-Cr-C на стомана 9Cr18Mo, след нискотемпературно разлагане, микроструктурата е феритна. α и вторични карбиди (Fe, Cr)23C6. Между 900 и 940°C, ферит α превръща се в аустенит γ, а получената микроструктура е γ + (Fe, Cr)23C6. Аустенит γ образува зародиши и расте около диспергирани карбиди K. Според термодинамиката, зародишите трябва да растат свободно и безпорядъчно, като по този начин нарушават първоначалната ориентация на зърната. За да се консолидират новите граници на зърната, е необходимо продължително изотермично задържане, за да се постигне стабилно състояние за новите зърна. След това, γ + (Fe, Cr)23C6 се нагрява бързо до γ + област от първичен карбид (Fe, Cr)7C3, т.е. високотемпературно нормализиране, за да се предизвика високотемпературна деформационна рекристализация, да се разрушат оригиналните упорити граници на зърната на аустенита и да се елиминират двойните структури. За да се осигури пълното отстраняване на двойните структури, е добавен допълнителен процес на нискотемпературно разлагане + нормализиране, за да се постигне многократна фазова трансформация, рафиниране на зърната и подобрена ударна жилавост.

 

Общо 144 външни пръстена от неръждаема стомана и 144 вътрешни пръстена от неръждаема стомана бяха произведени пробно, използвайки следния процес. Три нискотемпературни разложения бяха проведени в пещ RJX-60, като всеки процес включваше задържане при 690°C.°°C в продължение на 3 часа, последвано от охлаждане на въздух до стайна температура. След това е извършена нормализация в пещ RJX-50-13, като процесът е бил: нагряване до 920°C°C и задържане за 2 часа, след което загряване до 1130°C и задържане в продължение на 1.5 часа преди изваждане от пещта и охлаждане на въздух до стайна температура, като частите са разпънати и обдухвани с въздух. Общо 6 пещи са обработени, с 24 части във всяка пещ. Нормализираните вътрешни и външни пръстени след това са подложени на нискотемпературно разлагане в пещ RJX-60, като процесът е задържан при 690°C.°°C в продължение на 3 часа, последвано от охлаждане на въздух до стайна температура. След това отново се извърши нормализиране в пещ RJX-50-13, като процесът се състои в нагряване до 920°C.°C и задържане за 1.5 часа, след което загряване до 1100°C и задържане за 1 час преди изваждане от пещта и охлаждане на въздух до стайна температура, като частите са разпънати и обдухвани с въздух. Накрая, вътрешните и външните пръстени са отгрявани съгласно процеса на отгряване на неръждаема стомана. 15 части от всяка пещ са проверени на случаен принцип и е установено, че микроструктурата на отгряването е квалифицирана, без двойни карбидни структури (виж Фигура 7). ​​​​​​​

Заключения 5

(1) За относително леки двойникови карбиди след коване и отгряване може да се приложи вторичен процес на нискотемпературно разлагане + нормализиране, за да се елиминира двойниковата карбидна структура.

(2) За изключително тежки двойникови карбиди след коване и отгряване, триетапно нискотемпературно разлагане + нормализиране при 1130°C процес + едноетапно нискотемпературно разлагане + нормализиране при 1100°C процесът може да се използва за елиминиране на двойниковите карбиди.

 

 

Екипът на Vigor има над 20 години опит в леенето, коването, студеното формоване и последващата обработка, както и стабилна верига за доставки на повърхностна обработка. Ако можем да помогнем с нещо или искате да разработите части, моля, свържете се с нас на info@castings-forging.om