บทคัดย่อ: ศึกษาอิทธิพลของกระบวนการบำบัดความร้อนต่างๆ ที่มีต่อประสิทธิภาพของวัสดุ ZG06Cr13Ni4Mo การทดสอบแสดงให้เห็นว่าหลังจากการอบชุบด้วยความร้อนที่ 1 010 ℃ การทำให้เป็นมาตรฐาน + 605 ℃ การแบ่งเบาบรรเทาเบื้องต้น + 580 ℃ การแบ่งเบาบรรเทารอง วัสดุจะมีดัชนีประสิทธิภาพที่ดีที่สุด โครงสร้างเป็นมาร์เทนไซต์คาร์บอนต่ำ + ออสเทนไนต์การแปลงกลับ มีความแข็งแรงสูง ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ และความแข็งที่เหมาะสม เป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ในการใช้งานการผลิตด้วยความร้อนด้วยการหล่อด้วยใบมีดขนาดใหญ่
คำสำคัญ: ZG06Cr13NI4Mo; เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก ใบมีด
ใบพัดขนาดใหญ่เป็นส่วนสำคัญในกังหันไฟฟ้าพลังน้ำ เงื่อนไขการบริการของชิ้นส่วนค่อนข้างรุนแรง และต้องเผชิญกับการไหลของน้ำแรงดันสูง ผลกระทบ การสึกหรอ และการสึกกร่อนเป็นเวลานาน วัสดุนี้เลือกจากสเตนเลสมาร์เทนซิติก ZG06Cr13Ni4Mo ที่มีคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมดีและทนทานต่อการกัดกร่อน ด้วยการพัฒนาพลังงานน้ำและการหล่อที่เกี่ยวข้องไปสู่ขนาดใหญ่ จึงมีการนำข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับประสิทธิภาพของวัสดุสแตนเลส เช่น ZG06Cr13Ni4Mo ด้วยเหตุนี้ เมื่อรวมกับการทดลองผลิต ZG06C r13N i4M o ใบมีดขนาดใหญ่ขององค์กรอุปกรณ์ไฟฟ้าพลังน้ำในประเทศ ผ่านการควบคุมภายในขององค์ประกอบทางเคมีของวัสดุ การทดสอบเปรียบเทียบกระบวนการบำบัดความร้อน และการวิเคราะห์ผลการทดสอบ การปรับมาตรฐานเดียว + ความร้อนแบ่งเบาบรรเทาสองครั้ง กระบวนการบำบัดของวัสดุสแตนเลส ZG06C r13N i4M o ถูกกำหนดให้ผลิตการหล่อที่ตรงตามข้อกำหนดที่มีประสิทธิภาพสูง
1 การควบคุมภายในองค์ประกอบทางเคมี
วัสดุ ZG06C r13N i4M o เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกที่มีความแข็งแรงสูง ซึ่งจำเป็นต้องมีคุณสมบัติทางกลสูงและมีความเหนียวทนต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำได้ดี เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุ องค์ประกอบทางเคมีได้รับการควบคุมภายใน โดยกำหนดให้ w (C) ≤ 0.04%, w (P) ≤ 0.025%, w (S) ≤ 0.08% และปริมาณก๊าซถูกควบคุม ตารางที่ 1 แสดงช่วงองค์ประกอบทางเคมีของการควบคุมภายในของวัสดุและผลการวิเคราะห์ขององค์ประกอบทางเคมีของตัวอย่าง และตารางที่ 2 แสดงข้อกำหนดการควบคุมภายในของปริมาณก๊าซของวัสดุและผลการวิเคราะห์ของปริมาณก๊าซของตัวอย่าง
ตารางที่ 1 องค์ประกอบทางเคมี (เศษส่วนมวล, %)
| องค์ประกอบ | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| ข้อกำหนดมาตรฐาน | ≤0.06 | ≤1.0 | ≤0.80 | ≤0.035 | ≤0.025 | 3.5-5.0 | 11.5-13.5 | 0.4-1.0 | ≤0.5 |
|
| องค์ประกอบการควบคุมภายใน | ≤0.04 | 0.6-0.9 | 1.4-0.7 | ≤0.025 | ≤0.008 | 4.0-5.0 | 12.0-13.0 | 0.5-0.7 | ≤0.5 | ≤0.040 |
| วิเคราะห์ผลลัพธ์ | 0.023 | 1.0 | 0.57 | 0.013 | 0.005 | 4.61 | 13.0 | 0.56 | 0.02 | 0.035 |
ตารางที่ 2 ปริมาณก๊าซ (ppm)
| แก๊ส | H | O | N |
| ข้อกำหนดการควบคุมภายใน | ≤2.5 | ≤80 | ≤150 |
| วิเคราะห์ผลลัพธ์ | 1.69 | 68.6 | 119.3 |
วัสดุ ZG06C r13N i4M o ถูกหลอมในเตาไฟฟ้า 30 ตัน กลั่นในเตา 25T LF สำหรับการผสม ปรับองค์ประกอบและอุณหภูมิ และแยกคาร์บอนและกำจัดแก๊สในเตา 25T VOD เพื่อให้ได้เหล็กหลอมเหลวที่มีคาร์บอนต่ำมาก องค์ประกอบสม่ำเสมอ มีความบริสุทธิ์สูง และมีปริมาณก๊าซอันตรายต่ำ สุดท้าย ลวดอะลูมิเนียมถูกนำมาใช้ในการดีออกซิเดชันขั้นสุดท้ายเพื่อลดปริมาณออกซิเจนในเหล็กหลอมเหลวและปรับแต่งเมล็ดข้าวให้ละเอียดยิ่งขึ้น
2 การทดสอบกระบวนการบำบัดความร้อน
2.1 แผนการทดสอบ
ตัวหล่อถูกใช้เป็นตัวทดสอบ ขนาดบล็อกทดสอบคือ 70 มม. × 70 มม. × 230 มม. และการบำบัดความร้อนเบื้องต้นทำให้การหลอมอ่อนลง หลังจากปรึกษากับเอกสารแล้ว พารามิเตอร์กระบวนการบำบัดความร้อนที่เลือก ได้แก่ อุณหภูมิการทำให้เป็นมาตรฐาน 1,010°C, อุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทาเบื้องต้น 590°C, 605°C, 620°C, อุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทาทุติยภูมิ 580°C และกระบวนการแบ่งเบาบรรเทาที่แตกต่างกันถูกนำมาใช้สำหรับการทดสอบเปรียบเทียบ แผนการทดสอบแสดงไว้ในตารางที่ 3
ตารางที่ 3 แผนการทดสอบการรักษาความร้อน
| แผนการทดลอง | กระบวนการทดสอบการรักษาความร้อน | โครงการนำร่อง |
| A1 | 1 010 ℃การทำให้เป็นมาตรฐาน + 620 ℃การแบ่งเบาบรรเทา | คุณสมบัติแรงดึง ความทนทานต่อแรงกระแทก ความแข็ง HB คุณสมบัติการดัด โครงสร้างจุลภาค |
| A2 | 1 010 ℃การทำให้เป็นมาตรฐาน + 620 ℃การแบ่งเบาบรรเทา + 580 ℃การแบ่งเบาบรรเทา | |
| B1 | 1 010 ℃การทำให้เป็นมาตรฐาน + 620 ℃การแบ่งเบาบรรเทา | |
| B2 | 1 010 ℃การทำให้เป็นมาตรฐาน + 620 ℃การแบ่งเบาบรรเทา + 580 ℃การแบ่งเบาบรรเทา | |
| C1 | 1 010 ℃การทำให้เป็นมาตรฐาน + 620 ℃การแบ่งเบาบรรเทา | |
| C2 | 1 010 ℃การทำให้เป็นมาตรฐาน + 620 ℃การแบ่งเบาบรรเทา + 580 ℃การแบ่งเบาบรรเทา |
2.2 การวิเคราะห์ผลการทดสอบ
2.2.1 การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี
จากผลการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีและปริมาณก๊าซในตารางที่ 1 และตารางที่ 2 องค์ประกอบหลักและปริมาณก๊าซสอดคล้องกับช่วงการควบคุมองค์ประกอบที่เหมาะสมที่สุด
2.2.2 การวิเคราะห์ผลการทดสอบประสิทธิภาพ
หลังจากการอบชุบตามแผนการทดสอบที่แตกต่างกัน การทดสอบเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกลได้ดำเนินการตามมาตรฐาน GB/T228.1-2010, GB/T229-2007 และ GB/T231.1-2009 ผลการทดลองแสดงไว้ในตารางที่ 4 และตารางที่ 5
ตารางที่ 4 การวิเคราะห์คุณสมบัติทางกลของแผนกระบวนการบำบัดความร้อนต่างๆ
| แผนการทดลอง | Rp0.2/เมปา | RM/เมกะปาสคาล | เอ/％ | Z/％ | AKV/เจ(0°C) | ค่าความแข็ง HBW |
| มาตรฐาน | ≥550 | ≥750 | ≥15 | ≥35 | ≥50 | 210~290 |
| A1 | 526 | 786 | 21.5 | 71 | 168、160、168 | 247 |
| A2 | 572 | 809 | 26 | 71 | 142、143、139 | 247 |
| B1 | 588 | 811 | 21.5 | 71 | 153、144、156 | 250 |
| B2 | 687 | 851 | 23 | 71 | 172、165、176 | 268 |
| C1 | 650 | 806 | 23 | 71 | 147、152、156 | 247 |
| C2 | 664 | 842 | 23.5 | 70 | 147、141、139 | 263 |
ตารางที่ 5 การทดสอบการดัดงอ
| แผนการทดลอง | การทดสอบการดัด (d=25，a=90°) | การประเมิน |
| B1 | รอยแตกร้าว5.2×1.2มม | ความล้มเหลว |
| B2 | ไม่มีรอยแตกร้าว | มีคุณสมบัติ |
จากการเปรียบเทียบและวิเคราะห์คุณสมบัติทางกล: (1) การทำให้เป็นมาตรฐาน + การอบชุบด้วยความร้อน วัสดุสามารถรับคุณสมบัติทางกลได้ดีขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าวัสดุมีความสามารถในการชุบแข็งได้ดี (2) หลังจากการอบชุบด้วยความร้อนให้เป็นปกติ ความแข็งแรงของผลผลิตและความเป็นพลาสติก (การยืดตัว) ของการแบ่งเบาบรรเทาสองครั้งจะดีขึ้นเมื่อเทียบกับการแบ่งเบาบรรเทาครั้งเดียว (3) จากการตรวจสอบและวิเคราะห์ประสิทธิภาพการดัดงอ ประสิทธิภาพการดัดของกระบวนการทดสอบการทำให้เป็นมาตรฐาน B1 + การแบ่งเบาบรรเทาเดี่ยวนั้นไม่มีเงื่อนไข และประสิทธิภาพการทดสอบการดัดของกระบวนการทดสอบ B2 หลังจากการแบ่งเบาบรรเทาสองครั้งนั้นมีคุณสมบัติ (4) จากการเปรียบเทียบผลการทดสอบของอุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทา 6 แบบ รูปแบบกระบวนการ B2 ที่ 1 010 ℃ การทำให้เป็นมาตรฐาน + 605 ℃ การแบ่งเบาบรรเทาเดี่ยว + 580 ℃ การแบ่งเบาบรรเทารอง มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีที่สุด โดยมีความแข็งแรงของผลผลิตที่ 687MPa การยืดตัว 23%, ความเหนียวกระแทกมากกว่า 160J ที่ 0°C, ความแข็งปานกลาง 268HB และประสิทธิภาพการดัดงอที่มีคุณสมบัติ ทั้งหมดนี้ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของวัสดุ
2.2.3 การวิเคราะห์โครงสร้างทางโลหะวิทยา
โครงสร้างทางโลหะวิทยาของกระบวนการทดสอบวัสดุ B1 และ B2 ได้รับการวิเคราะห์ตามมาตรฐาน GB/T13298-1991 รูปที่ 1 แสดงโครงสร้างทางโลหะวิทยาของการทำให้เป็นมาตรฐาน + 605 ℃ การแบ่งเบาบรรเทาครั้งแรก และรูปที่ 2 แสดงโครงสร้างทางโลหะวิทยาของการทำให้เป็นมาตรฐาน + การแบ่งเบาบรรเทาครั้งแรก + การแบ่งเบาบรรเทาครั้งที่สอง จากการตรวจสอบและวิเคราะห์ทางโลหะวิทยา โครงสร้างหลักของ ZG06C r13N i4M o หลังจากการอบชุบด้วยความร้อนคือมาร์เทนไซต์ไม้ระแนงคาร์บอนต่ำ + ออสเทนไนต์กลับด้าน จากการวิเคราะห์โครงสร้างทางโลหะวิทยา การรวมกลุ่มของไม้ระแนงมาร์เทนไซต์หลังจากการอบคืนตัวครั้งแรกจะมีความหนาและยาวขึ้น หลังจากการแบ่งเบาบรรเทาครั้งที่สอง โครงสร้างเมทริกซ์จะเปลี่ยนไปเล็กน้อย โครงสร้างมาร์เทนไซต์ก็ได้รับการขัดเกลาเล็กน้อย และโครงสร้างมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ในแง่ของประสิทธิภาพ ความแข็งแรงของผลผลิตและความเป็นพลาสติกได้รับการปรับปรุงในระดับหนึ่ง
รูปที่ 1 ZG06Cr13Ni4Mo การทำให้เป็นมาตรฐาน + โครงสร้างจุลภาคแบ่งเบาบรรเทาหนึ่งอัน
รูปที่ 2 ZG06Cr13Ni4Mo การทำให้เป็นมาตรฐาน + โครงสร้างโลหะแบ่งเบาบรรเทาสองครั้ง
2.2.4 การวิเคราะห์ผลการทดสอบ
1) การทดสอบยืนยันว่าวัสดุ ZG06C r13N i4M o มีความสามารถในการชุบแข็งได้ดี ด้วยการบำบัดความร้อนแบบนอร์มัลไลซ์ + แบ่งเบาบรรเทา วัสดุสามารถรับคุณสมบัติเชิงกลที่ดี ความแข็งแรงของผลผลิตและคุณสมบัติของพลาสติก (การยืดตัว) ของการอบคืนตัวสองครั้งหลังจากการอบชุบด้วยความร้อนแบบปกติจะสูงกว่าการอบคืนตัวครั้งเดียวมาก
2) การวิเคราะห์การทดสอบพิสูจน์ว่าโครงสร้างของ ZG06C r13N i4M o หลังจากการทำให้เป็นมาตรฐานคือมาร์เทนไซต์ และโครงสร้างหลังการอบคืนตัวคือมาร์เทนไซต์ที่ผ่านการอบด้วยคาร์บอนต่ำ + ออสเทนไนต์ที่กลับตัว ออสเทนไนต์กลับด้านในโครงสร้างอบคืนตัวมีเสถียรภาพทางความร้อนสูงและมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติทางกล คุณสมบัติการกระแทก และคุณสมบัติกระบวนการหล่อและการเชื่อมของวัสดุ ดังนั้นวัสดุจึงมีความแข็งแรงสูง มีความเหนียวพลาสติกสูง มีความแข็งที่เหมาะสม ทนต่อการแตกร้าวได้ดี และมีคุณสมบัติการหล่อและการเชื่อมที่ดีหลังการอบชุบด้วยความร้อน
3) วิเคราะห์สาเหตุของการปรับปรุงประสิทธิภาพการแบ่งเบาบรรเทารองของ ZG06C r13N i4M o หลังจากการทำให้เป็นมาตรฐาน การทำความร้อน และการเก็บรักษาความร้อน ZG06C r13N i4M o จะเกิดออสเทนไนต์ที่มีเนื้อละเอียดหลังจากการออสเทนไนซ์ จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นมาร์เทนไซต์ที่มีคาร์บอนต่ำหลังจากการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว ในการอบคืนตัวครั้งแรก คาร์บอนอิ่มตัวยวดยิ่งในมาร์เทนไซต์จะตกตะกอนในรูปของคาร์ไบด์ ซึ่งจะช่วยลดความแข็งแรงของวัสดุและปรับปรุงความเป็นพลาสติกและความเหนียวของวัสดุ เนื่องจากอุณหภูมิสูงของการอบคืนตัวครั้งแรก การอบคืนตัวครั้งแรกจะทำให้เกิดออสเทนไนต์ย้อนกลับที่ละเอียดมาก นอกเหนือจากมาร์เทนไซต์ที่ผ่านการอบคืนตัว รีเวิร์สออสเทนไนต์เหล่านี้จะถูกเปลี่ยนบางส่วนไปเป็นมาร์เทนไซต์ในระหว่างการทำให้เย็นลง โดยทำให้เกิดเงื่อนไขสำหรับการเกิดนิวเคลียสและการเติบโตของออสเทนไนต์รีเวิร์สที่เสถียรซึ่งสร้างขึ้นอีกครั้งในระหว่างกระบวนการแบ่งเบาบรรเทาทุติยภูมิ วัตถุประสงค์ของการแบ่งเบาบรรเทาทุติยภูมิคือการได้รับออสเทนไนต์ย้อนกลับที่เสถียรเพียงพอ รีเวิร์สออสเทนไนต์เหล่านี้สามารถผ่านการเปลี่ยนแปลงเฟสได้ในระหว่างการเปลี่ยนรูปพลาสติก ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแข็งแรงและความเป็นพลาสติกของวัสดุ เนื่องจากสภาวะที่จำกัด จึงไม่สามารถสังเกตและวิเคราะห์รีเวิร์สออสเทนไนต์ได้ ดังนั้นการทดลองนี้จึงควรใช้คุณสมบัติทางกลและโครงสร้างจุลภาคเป็นเป้าหมายหลักในการวิจัยเพื่อการวิเคราะห์เปรียบเทียบ
3 แอปพลิเคชันการผลิต
ZG06C r13N i4M o เป็นวัสดุเหล็กหล่อสเตนเลสความแข็งแรงสูงพร้อมประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม เมื่อดำเนินการผลิตใบมีดจริง องค์ประกอบทางเคมีและข้อกำหนดการควบคุมภายในที่กำหนดโดยการทดลอง และกระบวนการบำบัดความร้อนของการทำให้ปกติ + การแบ่งเบาบรรเทาทุติยภูมิถูกนำมาใช้สำหรับการผลิต กระบวนการบำบัดความร้อนแสดงไว้ในรูปที่ 3 ปัจจุบันการผลิตใบมีดพลังน้ำขนาดใหญ่จำนวน 10 ใบเสร็จสิ้นแล้ว และประสิทธิภาพก็ตรงตามความต้องการของผู้ใช้ทั้งหมด ผ่านการตรวจสอบซ้ำของผู้ใช้และได้รับการประเมินที่ดี
สำหรับลักษณะของใบมีดโค้งที่ซับซ้อน ขนาดรูปร่างที่ใหญ่ หัวเพลาที่หนา และการเสียรูปและการแตกร้าวได้ง่าย จำเป็นต้องมีมาตรการบางอย่างในกระบวนการบำบัดความร้อน:
1) หัวเพลาอยู่ด้านล่างและใบมีดอยู่ด้านบน แผนการโหลดเตาเผาถูกนำมาใช้เพื่ออำนวยความสะดวกในการเสียรูปขั้นต่ำ ดังแสดงในรูปที่ 4
2) ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีช่องว่างขนาดใหญ่เพียงพอระหว่างการหล่อและระหว่างการหล่อกับแผ่นเหล็กด้านล่างของแผ่นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการระบายความร้อนและให้แน่ใจว่าหัวเพลาหนาตรงตามข้อกำหนดการตรวจจับอัลตราโซนิก
3) ขั้นตอนการทำความร้อนของชิ้นงานจะถูกแบ่งส่วนหลายครั้งเพื่อลดความเครียดขององค์กรของการหล่อในระหว่างกระบวนการทำความร้อนเพื่อป้องกันการแตกร้าว
การดำเนินการตามมาตรการรักษาความร้อนข้างต้นทำให้มั่นใจในคุณภาพการรักษาความร้อนของใบมีด
รูปที่ 3 กระบวนการอบชุบด้วยความร้อนของใบมีด ZG06Cr13Ni4Mo
รูปที่ 4 รูปแบบการโหลดเตากระบวนการอบชุบด้วยความร้อนของใบมีด
4 ข้อสรุป
1) จากการควบคุมภายในขององค์ประกอบทางเคมีของวัสดุ ผ่านการทดสอบกระบวนการบำบัดความร้อน พบว่ากระบวนการบำบัดความร้อนของ ZG06C r13N i4M o วัสดุสแตนเลสความแข็งแรงสูงเป็นกระบวนการบำบัดความร้อนที่ 1 010 ℃ การทำให้เป็นมาตรฐาน + 605 ℃ การแบ่งเบาบรรเทาเบื้องต้น + 580 ℃ การแบ่งเบาบรรเทารอง ซึ่งสามารถรับประกันได้ว่าคุณสมบัติทางกล คุณสมบัติการกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ และคุณสมบัติการดัดงอเย็นของวัสดุหล่อเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน
2) วัสดุ ZG06C r13N i4M o มีความสามารถในการชุบแข็งได้ดี โครงสร้างหลังจากการทำให้เป็นมาตรฐาน + การอบชุบด้วยความร้อนสองครั้งคือมาร์เทนไซต์ไม้ระแนงคาร์บอนต่ำ + ออสเทนไนต์ย้อนกลับที่มีประสิทธิภาพที่ดีซึ่งมีความแข็งแรงสูง ความเหนียวพลาสติกสูง ความแข็งที่เหมาะสม ความต้านทานการแตกร้าวที่ดี และประสิทธิภาพการหล่อและการเชื่อมที่ดี
3) รูปแบบการรักษาความร้อนของการทำให้เป็นมาตรฐาน + การแบ่งเบาบรรเทาสองครั้งที่กำหนดโดยการทดลองจะนำไปใช้กับกระบวนการบำบัดความร้อนของใบมีดขนาดใหญ่ และคุณสมบัติของวัสดุทั้งหมดตรงตามข้อกำหนดมาตรฐานของผู้ใช้
เวลาโพสต์: 28 มิ.ย.-2024
