Unter verschleißfestem (oder abriebfestem) Stahlguss versteht man Stahlguss mit guter Verschleißfestigkeit. Nach der chemischen Zusammensetzung wird in unlegierten, niedriglegierten und legierten verschleißfesten Stahlguss unterschieden. Es gibt viele Arten von verschleißfestem Stahl, die grob in hochmanganhaltigen Stahl, mittel- und niedriglegierten verschleißfesten Stahl, Chrom-Molybdän-Silizium-Mangan-Stahl, kavitationsbeständigen Stahl, verschleißfesten Stahl unterteilt werden können. und spezieller verschleißfester Stahl. Einige allgemeine legierte Stähle wie Edelstahl, Lagerstahl, legierter Werkzeugstahl und legierter Baustahl werden unter bestimmten Bedingungen auch als verschleißfester Stahl verwendet.
Mittel- und niedriglegierte verschleißfeste Stähle enthalten in der Regel chemische Elemente wie Silizium, Mangan, Chrom, Molybdän, Vanadium, Wolfram, Nickel, Titan, Bor, Kupfer, seltene Erden usw. Die Auskleidungen vieler großer und mittelgroßer Kugeln Mühlen in den Vereinigten Staaten bestehen aus Chrom-Molybdän-Siliziummangan- oder Chrom-Molybdän-Stahl. Die meisten Mahlkugeln in den Vereinigten Staaten bestehen aus Chrom-Molybdän-Stahl mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt. Für Werkstücke, die unter relativ hohen Temperaturen (z. B. 200–500 °C), abrasivem Verschleiß oder deren Oberflächen aufgrund von Reibungswärme relativ hohen Temperaturen ausgesetzt sind, werden Legierungen wie Chrom-Molybdän-Vanadium, Chrom-Molybdän-Vanadium-Nickel oder Chrom-Molybdän-Vanadium-Wolfram verwendet verwendet werden kann.
Abrieb ist ein Phänomen, bei dem das Material auf der Arbeitsfläche eines Objekts kontinuierlich zerstört wird oder bei relativer Bewegung verloren geht. Unterteilt nach dem Verschleißmechanismus kann der Verschleiß in abrasiven Verschleiß, adhäsiven Verschleiß, Korrosionsverschleiß, Erosionsverschleiß, Kontaktermüdungsverschleiß, Schlagverschleiß, Reibverschleiß und andere Kategorien unterteilt werden. Im industriellen Bereich machen abrasiver Verschleiß und adhäsiver Verschleiß den größten Anteil an Werkstückverschleißausfällen aus, und beim Betrieb einiger wichtiger Komponenten treten häufig Verschleißfehlerarten wie Erosion, Korrosion, Ermüdung und Reibverschleiß auf, weshalb sie immer häufiger auftreten und mehr Aufmerksamkeit. Unter Arbeitsbedingungen treten häufig mehrere Verschleißformen gleichzeitig oder nacheinander auf und das Zusammenwirken von Verschleißversagen nimmt komplexere Formen an. Die Bestimmung der Art des Verschleißversagens des Werkstücks ist die Grundlage für die sinnvolle Auswahl oder Entwicklung von verschleißfestem Stahl.
Darüber hinaus ist der Verschleiß von Teilen und Komponenten ein systemtechnisches Problem. Es gibt viele Faktoren, die den Verschleiß beeinflussen, darunter Arbeitsbedingungen (Belastung, Geschwindigkeit, Bewegungsmodus), Schmierungsbedingungen, Umweltfaktoren (Feuchtigkeit, Temperatur, umgebende Medien usw.) sowie Materialfaktoren (Zusammensetzung, Organisation, mechanische Eigenschaften) und Oberfläche Qualität sowie physikalische und chemische Eigenschaften der Teile. Änderungen bei jedem dieser Faktoren können das Ausmaß des Verschleißes und sogar den Verschleißmechanismus verändern. Es ist ersichtlich, dass der Materialfaktor nur einer der Faktoren ist, die den Verschleiß des Werkstücks beeinflussen. Um die Verschleißfestigkeit von Stahlteilen zu verbessern, ist es notwendig, mit dem gesamten Reibungs- und Verschleißsystem unter bestimmten Bedingungen zu beginnen, um den gewünschten Effekt zu erzielen.
1. Lösungsglühen (Wasserhärtebehandlung) von verschleißfesten Gussteilen aus hochmanganhaltigem Stahl
Im Gussgefüge des verschleißfesten Hochmanganstahls sind zahlreiche ausgeschiedene Karbide vorhanden. Diese Karbide verringern die Zähigkeit des Gussstücks und führen dazu, dass es während des Gebrauchs leicht bricht. Der Hauptzweck der Lösungsglühbehandlung von Gussteilen aus hochmanganhaltigem Stahl besteht darin, Karbide in der Gussstruktur und an den Korngrenzen zu entfernen, um eine einphasige Austenitstruktur zu erhalten. Dies kann die Festigkeit und Zähigkeit von Hochmanganstahl verbessern, sodass Gussteile aus Hochmanganstahl für ein breiteres Spektrum von Bereichen geeignet sind.
Die Lösungsglühbehandlung von verschleißfesten Gussteilen aus hochmanganhaltigem Stahl kann grob in mehrere Schritte unterteilt werden: Erhitzen der Gussteile auf über 1040 °C und Halten für eine angemessene Zeit, damit die darin enthaltenen Karbide vollständig im einphasigen Austenit gelöst werden ; Dann kühlt es schnell ab und es entsteht eine Austenit-Mischkristallstruktur. Diese Lösungsbehandlung wird auch Wasserhärtungsbehandlung genannt.
(1) Temperatur der Wasserhärtebehandlung
Die Wasserhärtetemperatur hängt von der chemischen Zusammensetzung des Hochmanganstahls ab und liegt normalerweise bei 1050℃-1100℃. Stähle mit hohem Mangangehalt und hohem Kohlenstoffgehalt oder hohem Legierungsgehalt (z. B. ZG120Mn13Cr2-Stahl und ZG120Mn17-Stahl) sollten die Obergrenze der Wasserhärtetemperatur erreichen. Eine zu hohe Wasserzähigkeitstemperatur führt jedoch zu einer starken Entkohlung der Oberfläche des Gussstücks und zu einem schnellen Wachstum der Körner des hochmanganhaltigen Stahls, was sich negativ auf die Leistung des hochmanganhaltigen Stahls auswirkt.
(2) Aufheizgeschwindigkeit der Wasserhärtebehandlung
Die Wärmeleitfähigkeit von Manganstahl ist schlechter als die von allgemeinem Kohlenstoffstahl. Gussteile aus hochmanganhaltigem Stahl weisen eine hohe Spannung auf und können beim Erhitzen leicht reißen. Daher sollte die Aufheizgeschwindigkeit entsprechend der Wandstärke und Form des Gussstücks bestimmt werden. Im Allgemeinen können Gussteile mit geringerer Wandstärke und einfacher Struktur schneller erhitzt werden; Gussteile mit größeren Wandstärken und komplexer Struktur sollten langsam erhitzt werden. Um die Verformung oder Rissbildung des Gussstücks während des Erhitzungsprozesses zu verringern, wird es im eigentlichen Wärmebehandlungsprozess im Allgemeinen auf etwa 650 °C erhitzt, um den Temperaturunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite des Gussstücks zu verringern und die Temperatur im Inneren zu verringern Der Ofen ist gleichmäßig und steigt dann schnell auf die Wasserhärtetemperatur an.
(3) Haltezeit der Wasserhärtebehandlung
Die Haltezeit der Wasserhärtungsbehandlung hängt hauptsächlich von der Wandstärke des Gussstücks ab, um die vollständige Auflösung der Karbide im Gussgefüge und die Homogenisierung des Austenitgefüges sicherzustellen. Unter normalen Umständen kann dies berechnet werden, indem die Haltezeit pro 25 mm Wandstärkenzunahme um 1 Stunde erhöht wird.
(4) Kühlung der Wasserhärtebehandlung
Der Abkühlungsprozess hat großen Einfluss auf die Leistungszahl und Struktur des Gussstücks. Bei der Wasserhärtungsbehandlung sollte die Temperatur des Gussstücks vor dem Eintauchen ins Wasser über 950 °C liegen, um eine erneute Ausfällung von Karbiden zu verhindern. Aus diesem Grund sollte die Zeitspanne zwischen dem Ausgießen aus dem Ofen und dem Eintauchen ins Wasser 30 Sekunden nicht überschreiten. Die Wassertemperatur sollte unter 30 °C liegen, bevor der Guss ins Wasser gelangt, und die maximale Wassertemperatur nach dem Eintritt ins Wasser sollte 50 °C nicht überschreiten.
(5) Hartmetall nach der Wasserhärtebehandlung
Wenn nach der Wasserhärtebehandlung die Karbide im Hochmanganstahl vollständig entfernt sind, ist die zu diesem Zeitpunkt erhaltene metallografische Struktur eine einzelne Austenitstruktur. Eine solche Struktur kann jedoch nur bei dünnwandigen Gussteilen erreicht werden. Im Allgemeinen ist eine geringe Menge an Karbiden in den Austenitkörnern oder an den Korngrenzen zulässig. Ungelöste Karbide und ausgeschiedene Karbide können durch eine Wärmebehandlung wieder entfernt werden. Allerdings sind eutektische Karbide, die aufgrund einer zu hohen Erwärmungstemperatur während der Wasserhärtebehandlung ausgeschieden werden, nicht akzeptabel. Denn das eutektische Karbid lässt sich durch eine Wärmebehandlung nicht wieder entfernen.
2. Ausscheidungsverstärkende Wärmebehandlung von verschleißfesten Gussteilen aus hochhanganösem Stahl
Die ausscheidungsverstärkende Wärmebehandlung von verschleißfestem Hochmanganstahl bezieht sich auf die Zugabe einer bestimmten Menge karbidbildender Elemente (wie Molybdän, Wolfram, Vanadium, Titan, Niob und Chrom) durch Wärmebehandlung, um eine bestimmte Menge und Größe zu erhalten Stahl mit hohem Mangangehalt. Die zweite Phase der dispergierten Karbidpartikel. Diese Wärmebehandlung kann die Austenitmatrix stärken und die Verschleißfestigkeit von Stahl mit hohem Mangangehalt verbessern.
3. Wärmebehandlung von verschleißfesten Gussteilen aus mittlerem Chromstahl
Der Zweck der Wärmebehandlung von verschleißfesten Stahlgussteilen mit mittlerem Chromgehalt besteht darin, eine Martensitmatrixstruktur mit hoher Festigkeit, Zähigkeit und hoher Härte zu erhalten, um die Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit der Stahlgussteile zu verbessern.
Verschleißfester Stahl mit mittlerem Chromgehalt enthält mehr Chromelemente und weist eine höhere Härtbarkeit auf. Daher ist seine übliche Wärmebehandlungsmethode: nach 950℃-1000℃ seine Austenitisierung, dann eine Abschreckbehandlung und eine rechtzeitige Anlassbehandlung (normalerweise bei 200-300℃).
4. Wärmebehandlung von verschleißfesten niedriglegierten Stahlgussteilen
Verschleißfeste niedriglegierte Stahlgussteile werden je nach Legierungszusammensetzung und Kohlenstoffgehalt durch Abschrecken in Wasser, Abschrecken in Öl und Luftabschrecken behandelt. Perlitischer verschleißfester Gussstahl übernimmt die normalisierende und anlassende Wärmebehandlung.
Um eine Martensitmatrix mit hoher Festigkeit, Zähigkeit und Härte zu erhalten und die Verschleißfestigkeit von Stahlgussteilen zu verbessern, werden verschleißfeste niedriglegierte Stahlgussteile üblicherweise bei 850–950 °C abgeschreckt und bei 200–300 °C angelassen .
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.08.2021