时间:2022-08-23 09:36:38
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1.1硬质合金材料的选择经过反复实验,多方筛选,在众多硬质合金中选出用YG20作为硬质合金量面用材料。YG20韧性好,加工性能好,能适用砂轮和线切割加工,不易产生裂纹。对提高产品的合格率起到了保障作用。
1.2焊接工艺的确定把硬质合金片焊接到量爪上,保证硬质合金片在量爪上平整,垂直,居中,牢固。我们选择在小高频焊接机上焊接,焊接材料选用银基钎料焊接片,焊接温度640度,焊接后,保温:80度,3小时,以消除焊接应力,保证硬质合金牢固不脱落。
1.3磨削用砂轮的选定硬质合金量面游标卡尺加工时的难点就是硬质合金磨削时难磨、有时磨削3~4个小时尺寸也还是原尺寸,且磨削中硬质合金很容易开裂。根据磨削部位不同,经过反复实验,焊接后加工用的砂轮选为两种。
1.3.1磨平面用砂轮用磨料为碳化硅、粒度46的砂轮磨削量爪平面。磨削时不用冷却液,防止磨削裂纹的产生。
1.3.2磨量面用砂轮用磨料为金钢石、粒度46的砂轮磨削量面。金钢石砂轮有切削力,能有效的磨削硬质合金且无裂纹。
二、技术要点、难点
2.1量爪合金槽的加工加工合金槽时量爪硬度≥52.5HRC,在高硬度量爪上加工出高质量的硬质合金槽。
2.2焊接参数确定焊接温度的控制。硬质合金与量爪的结合应平整,垂直,居中,牢固。
2.3硬质合金量面的磨削保证加工效率和加工时硬质合金不破裂。
2.4硬质合金量面的开刃要求刃面对称,粗糙度:Ra不大于1.6μm。
三、实施步骤
3.1制定加工方案
3.1.1选择硬质合金材料经过反复实验,多方筛选,在众多硬质合金中选出用YG20作为硬质合金量面用材料。
3.1.2确定焊接工艺选择在小高频焊接机上焊接,焊接材料选用银基钎料焊接片,焊接温度640度,焊接后,保温:80度,3小时,以消除焊接应力,保证硬质合金牢固不脱落。
3.1.3选定磨削用砂轮(1)磨平面用砂轮用磨料为碳化硅、粒度46的砂轮磨削量爪平面。磨削时不用冷却液,防止磨削裂纹的产生。(2)磨量面用砂轮用磨料为金钢石、粒度46的砂轮磨削量面。金钢石砂轮有切削力,能有效的磨削硬质合金且无裂纹。
3.2编制加工工艺根据我公司加工特点和能力,以及零件的要求,按初装配磨量面线切割合金槽合金槽打砂处理高频焊接合金回火处理磨平面磨量面线切割合金刃线切割量爪外形磨外形的路线进行加工。
3.3跟踪工艺实施在生产时,跟随零件加工过程,经过多次试验,不断优化工艺,解决出现的问题。
3.3.1合金焊接后脱落合金焊接后易脱落,增加了焊前合金槽打砂处理,焊后回火处理,解决了问题。
3.3.2合金难加工,易碎裂经过反复实验,多方筛选,在众多硬质合金中选出用YG20作为硬质合金量面用材料。YG20韧性好,加工性能好,能适用砂轮和线切割加工.不易产生裂纹。
四、验收结论
(1)用该工艺生产的的硬质合金量面游标卡尺,其合金量面硬度高,耐磨,红硬性好。(2)产品质量稳定、可靠、精度高,达到游标卡尺的国家标准。(3)用该工艺生产的合金量面游标卡尺质量上乘,废品率低,且成本低,容易加工,便于操作,有广泛的前景。
五、经济效益
随着我国汽车总量的不断增加,我国已经成为世界第三大汽车生产国,和世界第二大汽车消费国。铝合金汽车轮毂的年产量超过六千万件,有很大的出口额。为了满足市场的需求,铝合金汽车轮毂在结构和生产设计上都有很多形式。外观造型上有宽轮辐、窄轮辐、多轮辐、少轮辐等设计,外观式样有抛光涂透明漆、亮面涂透明漆、电镀等。涂抹的颜色也根据客户的要求有多重形式,不同的色彩、不同的设计、不同的外观是发展的趋势。
2铝合金汽车轮毂的优点
首先,铝合金汽车轮毂的重量比钢轮毂的重量轻,这样车整体的重量减少了,汽车的油耗也就相对的减少了。经计算铝轮毂的重要减轻在40%左右,90km/h到120km/h车速时,油耗可减少0.05L/100km,城市内行驶,可减少的油耗量略少些,如果按每十万公里节油计算,大约节约在40~50L。其次,铝合金汽车轮毂能够改善汽车的行驶性能,使行驶过程中的振动减小,让驾驶员驾车更加舒适。铝合金汽车轮毂采用数控设备进行加工,平衡性能比钢优越。车轮如果是钢车轮,平衡性比较差,高速性能不稳定,和铝轮毂相比较,还是铝轮毂的性能好。再次,铝合金汽车轮毂的散热性好,车轮的热源主要由刹车产生和车胎与路面的摩擦产生。在汽车高速行驶中,车轮如果温度持续过高,就会有出现爆胎的可能性。因为铝的导热性能比钢的导热性能好,而且铝合金汽车轮毂表面的设计也有利于散热,所以使用铝合金汽车轮毂可以减少爆胎的可能,更易于散热。然后,铝合金汽车轮毂的美观度也很不错,对于汽车整体形象,轮毂的美观度也是对其有很大影响的。现在汽车的轮毂设计中,一个不可缺少的设计就是汽车的轮毂的设计。汽车轮毂的造型直接关系到汽车的车身设计的档次,也可以突显出汽车的品味。制造厂商和设计者在车毂的风格设计上下了不少功夫,不单在颜色上进行设计加工,还给车毂加了花纹结构,不同的花纹有着不同的颜色,再经过电镀,添加了很多个性化的设计,也很大限度地满足各类人群的审美要求。
3铝合金汽车轮毂的设计开发
随着现在人民的生活水平的提高,同时汽车品种的增多,和汽车价格的下调。汽车已经成为大众消费的热点产品。从大众对汽车的认知和实用性,到对汽车的审美和汽车的功能过度。大众不仅要求汽车的优良的性能,方便的驾驶,还会要求汽车符合自己身份地位,以及符合自己的审美品位。车毂对于汽车整体的形象有着重要的影响,如果想在市场上长期立足,就需要轮毂的设计开发,汽车部件的设计开发也是企业发展的关键所在。
4铝合金汽车轮毂的生产工艺流程
4.1生产厂家对汽车轮毂的生产设计进行研究。中层共同参与,通过了解大众在汽车轮毂使用中遇到的问题及未能得到满足的需求,挖掘大众在汽车轮毂方面潜在的需求,提出问题解决问题。
4.2市场调研。考察同类汽车的轮毂在市场的竞争情况,根据目标汽车轮毂的市场分析潜在的竞争环境,同时也要了解当前政府政策,和其他环境因素。
4.3管理定位。由管理层对汽车轮毂的价格、设计、风格、功能、性能、主导方向进行定位。各项指标均以数字化形式体现。
4.4根据产品需求进行概念设计。综合汽车轮毂的技术质量要求更进一步构思,在风格、设计定位的基础上绘制出不同款式的轮毂图,对所设计出来的轮毂图进行比较,筛选出最完美的设计稿,然后对设计稿进行优化,形成机构图纸,再用建模技术进行建模,利用分析软件对所设计出的铝合金汽车轮毂进行应力分析,根据分析出来的结果进行完善和修改,再重新设计模型,并了解客户需求,选出最理想方案。
为了研究材料的组织遗传性,对材料中间退火后的金相组织进行了观察,如图2。
2中间退火后材料的性能
新型3×××合金材料中间退火后的力学性能列于表2。可见,退火状态下两种厚度材料的性能相差不太大,其中0.21mm厚度材料退火后的强度稍高,伸长率稍低。拉伸试样断口的扫描电镜观察如图3所示。可以看出,其断口有较深较大的韧窝,呈现明显的韧性断裂特征[2],大而深的韧窝是在应力作用下,变形集中在粗大的第二相周围,导致粗大第二相脱落形成的。
3生产工艺对箔材组织性能的影响
对于退火态箔材,冷轧变形量是影响箔材再结晶开始温度及完全再结晶所需时间主要因素。在相同退火制度下,箔材冷轧变形量不同,晶粒度就不同。将冷轧变形量为97.4%、41.9%和14.3%的箔材分别进行成品退火制度试验研究。97.4%冷变形量的成品箔材经不同退火制度处理后的组织如图4所示,可以看出,新型3×××铝合金箔材随着退火温度的提高,晶粒组织没有明显的变化,晶粒尺寸在30μm~60μm范围。41.9%冷变形量成品箔材经不同退火制度处理后的组织如图5所示。可以看出,41.9%冷变形量时新型3×××铝合金箔材的偏光组织与97.4%冷变形量的有相同的趋势,即随着退火温度的提高晶粒组织没有明显的变化。但是前者的晶粒尺寸为60μm~90μm,与97.4%冷变形量的相比较其晶粒有所增大。14.3%冷变形量的成品箔材经不同退火制度处理后的组织如图6所示。可以看出,14.3%冷变形量的新型3×××铝合金箔材随退火温度升高,晶粒尺寸变化不大;但14.3%冷变形量的箔材晶粒尺寸比97.4%和41.9%冷变形量的大得多,在120μm~180μm之间。可见,冷轧变形量对箔材的晶粒尺寸起到决定性的作用。为了研究退火保温时间对成品箔材组织的影响,以41.9%冷变形量的箔材为例,对箔材在420℃保温0.5h~15h退火试验,结果如图7。可见,随着退火保温时间的延长箔材的晶粒不断变大,保温时间12h以后再延长保温时间其组织没有发生明显变化,表明此时组织已完全再结晶并且晶粒已充分长大。对于这样组织的箔材在更高的温度下其组织也不会发生明显的变化,亦即晶粒大小比较稳定,所以在生产中,为了保证成品质量,确定新型3×××铝合金箔材成品的退火制度确定为420℃12h。
4箔材的高温性能和承压能力试验
新型3×××铝合金箔材在610℃0.5h高温情况下的变形情况如表3。通过试验后把14.3%冷变形量的新型3×××铝合金箔材(0.18mm厚)送给用户委托进行钎焊打压试验,打压五次,平均承压能力22.8MPa。表明0.18mm厚的新型3×××铝合金箔材的承压值远远超过0.20mm厚度常用3003铝合金箔材的承压能力(17MPa),其冷加工性能也能够满足用户的加工需要,用户表示非常满意,从而解决了换热器翅片厚度减薄、承压能力提高的问题。
5结论
1.1焊接变形原因
焊接的热过程是导致残余应力和塑性应变的根源。在焊接过程中,焊接热过程对焊接质量和焊接效率的影响,主要来自以下几个方面的深层次原因:(1)在焊接件上,熔池的形状和尺寸直接影响焊接质量,而熔池大小与尺寸作用到焊接件上的热量分布和大小息息相关;(2)焊接的热过程包含加热和冷却两个过程,这两个过程中的加热和冷却参数会直接影响熔池的相变过程,对金属的凝固产生重要的影响,对热影响区的金属组织产生一定的破坏;(3)焊接中的热过程直接决定热量的输入过程和热量的传递效率,这直接导致焊接的母材的熔化速度;(4)焊接的热过程如果不均匀,会对金属构件各部分产生不同的热响应,导致出现不同的应力,产生应力形变。从以上理论探讨,我们可知在金属构件焊接过程中出现变形,主要是由于焊接热源是处于局部加热,使得铝合金构件上的热量分布存在差异,在构件与母材之间的焊缝区域附近热量吸收的较多,引起周围铝合金材料和母材都出现一定程度的受热膨胀,而远离焊缝区域的铝合金材料和母材材料由于吸收到的热量相对较少,发生的体积膨胀相对较小甚至不发生体积膨胀,使得焊缝区域的体积膨胀过程受到一定的抑制,导致焊接过程中,焊接构件和母材之间出现瞬间的热变形,但是当铝合金构件在焊接过程中产生的内应力超过了自身材料的弹性极限后,会出现一定的塑性应变,当焊接过程结束之后,焊接件又逐步冷却而产生残余变形。
1.2焊接变形分类
从机械领域考虑整个焊接过程,可以将焊接过程中出现的变形分为瞬间变形和残余变形。其中,焊接过程瞬间热变形分为三种,依次是面内位移、面外位移和相变组织形变。焊后残余变形分为面内变形和面外变形两大类,面内变形又分为焊缝纵向收缩、焊缝横向收缩、回转变形;面外变形又分为角变形、弯曲变形、扭曲变形。
1.3铝合金的焊接性能分析
熟悉化学原理的人都清楚,各种铝合金的化学成分并不一致,导致不同铝合金的物理性能和化学性能存在一定的差异,但是,由相关研究试验并结合以上的焊接热理论和焊接应力应变理论分析可知,铝合金的焊接性能主要与铝合金中的含铝量和含镁量有关。随着含镁量的增高,铝合金强度增高,焊接性能改善;但是,当含镁量超过7%的极限值之后,铝合金容易出现应力集中,降低焊接性能。但是,铝合金与其他金属相比,由于在空气中或者是进行焊接时,比较容易与氧反应被氧化,生产的氧化铝薄膜由于熔点高,在焊接时会阻碍焊接过程;焊接过程中,在接头内容以出现一些焊接缺陷,因此,在焊接前需要进行表面处理后尽快进行焊接。此外,由于铝合金的其他物理化学性能如热导率、比热等比钢大,在焊接时容易造成较多的焊接热量的流失,因此,在焊接时需要采用高度集中的热源进行焊接,才能有效提升焊接质量,降低应力形变的出现。
1.4铝合金构件焊接变形控制措施
从上述对铝合金构件焊接性能和焊接热过程的分析,对于铝合金构件在焊接过程中出现的瞬间变形和焊接结束后出现的残余变形,需要采取一定的控制措施,减少变形甚至是消除变形,促进铝合金构件在装备整体结构中发挥应用的作用。在铝合金构件设计阶段结合整体装备,做好其结构设计并采取优质的焊接技术,能够显著减小焊接变形量。为此,我们可以从两个阶段进行铝合金焊接变形量的控制。一个阶段是设计阶段,另一个是制造阶段。在设计阶段,主要遵循如下几个原则即可实现在设计过程做好对铝合金焊接变形的有效控制:首先是要对焊接的工艺进行有效的设计与选择,一般在这个过程中,遵循的原则就是尽量选择那些实践反馈效果好应用成熟的焊接工艺;其次,对于焊接过程中,铝合金构件和主体装备结构之间焊接缝隙的尺寸、形状、布局以及位置都应进行有效的设计,尽量通过好的焊缝设计铝合金构件在主体结构上的位置,控制好焊缝的布局和位置,然后减少焊缝的数量,选择最优的焊缝尺寸,实现对焊接结束之后可能出现的残余形变;最后,在设计过程中,需要做好一系列的仿真实验和小比例模型的模拟实验,在实验检验的基础之上,确定最终的设计方案,以便正确指导铝合金的焊接,减小甚至防止铝合金构件的焊接变形。在制造阶段对铝合金构件焊接变形的控制,主要是指焊接准备过程、焊接过程和焊接结束之后的过程中进行控制。首先,在焊接准备过程中,需要对焊接工艺设计到的参数进行详细的熟记,并对相关的理论知识做到熟记于心。另外,在焊接准备过程中,需要预先对焊接构件进行一定的拉伸然后再采取刚性固定措施进行组装拼接,做好这些准备工作是控制变形的前提;其次,在焊接过程中,除了要严格按照设计的焊接工艺进行焊接之外,还应按照优秀的焊接工艺实现对瞬时变形的控制,例如,采取那些能量密度高的热源,对焊接过程中的焊接受热面积进行技术控制;最后,在焊接结束之后,应加强对铝合金构件焊接水平的检测,一旦发现存在着残余变形,及时采取加热矫正或者是利用机械外力作用进行矫正,达到对变形量的减小。
2铝合金构件焊接工艺优化
对于铝合金构件在焊接过程中出现的焊接变形,可采取多种手段进行。如在结构设计阶段,可通过相关的应力形变实验,分析应力出现的大小,结合设计的允许值,调节焊缝的尺寸,尽量降低焊缝的数量,对焊接后出现的残余变形进行控制;在焊接过程中,采取一定的反变形或者是刚性固定组装的方法在焊前进行预防;焊接结束之后,为了减小已经出现的残余变形,可以采取加热矫正或者是利用机械外力进行矫正的方法。当然,最为有效的方法还是在相关变形研究理论的基础之上,结合焊接试验,对焊接工艺进行一定的优化,结合实际的铝合金构件进行参数的设定,科学控制铝合金构件的焊接应力变形,最终生产出符合设计要求的产品。对于铝合金构件的焊接,在焊接过程中,焊丝直径、成分和表面质量关系到焊缝金属及热影响区的力学性能,尤其是焊接变形。因此,选取合理的焊丝直径,选择表面质量上等和化学成分达标的焊丝就是优化焊接工艺的主要步骤之一。在通常的情况下,为了保证焊接的质量,主要选择焊丝直径大的焊丝。不过,由于焊丝直径选择太大,对于薄板铝合金构件的焊接并不利。因此,在现有实践的基础之上,对于焊丝直径的选择一般是随着铝合金构件厚度的增加而逐步增加。此外,在进行平焊时,焊丝直径应相对选大一点;立焊或横仰焊时,则选择较小直径的焊丝。焊接电源作为焊接过程中的主要能量来源,为了使焊接质量达标,在选择电源种类与极性时,需要选取那些既能够满足焊接工艺需求,又能够符合用户物质、经济和技术等条件的电源。
一般,由于直流电源的电弧具有较好的稳定性、焊接质量优和飞溅少等特点,在铝合金构件的焊接时是作为首选的。选择直流反接电源进行焊接,能够借助焊件金属为负极的电弧产生的阴极雾化效果,对铝合金构件表面致密的氧化铝薄膜产生快速熔化,而且在焊接过程中,能够避免产生大量的焊渣和污染性气体,不仅方便了焊工对反应熔池的观察,及时调整焊接的速度和角度,而且还能对焊工的职业健康危害程度有所下降。例如,在焊接6毫米的铝合金薄板构件时,一般主要采用直流反接电源进行焊接。对焊接工艺进行优化,目的就是为了使铝合金构件焊接的质量和焊接形变在允许的范围之内。由以上对铝合金焊接热过程和变形理论的分析和探讨之后,我们发现选择适宜的焊接电流,是优化焊接的重要考虑方向。在焊接过程中,焊接电流是指流经焊接回路的电流,这个电流的大小对焊接生产效率和焊接质量有着直接的影响。一般为了提高焊接生产效率,在质量保证前提下,选择尽可能大的焊接电流,以达到提高焊接效率的目的。不过,由于电流过大,引起热量输入过大和较大的电弧力存在而导致的焊缝熔深和余高增大,而且还会使热影响区的晶粒变得粗大,出现应力集中区,使接头的强度和承载能力下降。同时,由于电流锅小,电弧燃烧不充分不稳定,容易形成气孔和夹渣等焊接缺陷,使得焊接接头的冲击韧性降低,不利于焊接质量的提升,因此,在焊接电流选择上,还是需要通过实践选取适宜的电流。由于电弧长短对焊接质量也有显著影响,而电弧电压决定电弧长短,因此,在焊接时,依据焊接试验,需要控制好电弧电压,产生适宜长度的电弧长度进行焊接。例如,对于6mm厚度的铝合金板材进行焊接时,焊接电流定义为170A,焊接电弧电压为25V,通过实验论证,焊接接头强度可以达到良好的效果。由焊接热过程分析得到,在铝合金构件焊接过程中,为了实现对焊接变形量的控制与减小,一般应采用能量密度高的焊接热源,同时,对焊接速度进行优化,保证焊接速度既不会过快也不会过慢。例如,从相关实践表明,对于6mm厚度的铝合金板材进行焊接时,焊接电流定义为170A,焊接电弧电压为25V,通过此实验论证,焊接接头强度可以达到良好的效果。
3总结
本试验对3种工艺处理后Fe-Co合金的磁性能进行了比较,具体见表1。3种热处理工艺的具体制度分
别为:真空热处理真空度优于10-2Pa,随炉升温,到温后保温2h,氩气淬火,冷却速度300℃/h。氢气保护热处理加热炉到温后将加热容器马弗罐入炉,零件到温后保温2h,罐体出炉空冷至200℃,全程高纯氢保护,氢气露点低于-40℃。氢气保护磁场热处理加热炉到温后将加热容器马弗罐入炉,零件到温后保温1.5h后施加环形磁场,保持0.5h后磁场停止,罐体出炉空冷至200℃,全程高纯氢保护,氢气露点低于-40℃。从表1可以看出,和真空气淬工艺相比,氢气保护处理可以明显提升材料的磁性能,施加磁场后效果更加显著。但随热处理温度的升高,磁场作用下降,840℃时磁场基本不起作用。图1比较了740℃温度下,Fe-Co合金经氢气保护热处理及氢气保护磁场热处理后的磁化曲线和磁化率曲线。可见,材料在磁化过程中,外磁场达到200A/m时,氢气保护磁场处理及氢气保护处理合金的磁感应强度分别为1.6T和1.4T;外磁场达到400A/m时,二者的磁感应强度分别为1.9T和1.7T,这表明磁场热处理使得合金在低磁场下就具有较高的磁感应强度。氢气保护处理主要是通过氢气在高温下和材料的C、S等杂质元素发生化学反应,生成气相化合物并排出炉外,从而达到净化合金的目的,随着温度的提高,原子扩散速度加快,净化作用得到提升;磁场处理主要通过干涉热处理过程中材料组织的变化,如形核、晶化、晶粒长大过程,使之在磁场方向上形成一定的织构。这种织构的形成机理,目前认为是在组织变化过程中原子扩散受磁场影响,在磁化方向上形成了能量最低状态,并在随后的冷却过程中保持下来,随着温度升高,原子扩散容易,磁性织构容易形成,对于磁性能的提升有益,但温度继续升高并接近居里温度,原子磁矩排列趋于紊乱,磁场作用反而下降。从以上结果可以看出,高强Fe-Co软磁合金热处理的试验结果符合这些原理,从应用需求角度出发,热处理温度的提高会降低材料强度[8],为了确保材料强度达到1000MPa,一般热处理温度不宜超过760℃,所以磁场处理成为优化材料磁性能的首选工艺。
2磁场热处理
由于磁场热处理对高强Fe-Co合金性能影响显著,因此,对不同保温温度、充磁时间和磁场强度等参数进行了研究,结果见图2。从图2可以看出,热处理温度对磁性能的影响明显,随温度升高磁性能上升,这和常规热处理结果是相同的;保温时间对磁性能的影响相对较弱,随保温时间的延长磁性能上升,到2.0h后则基本不变,这和常规热处理结果基本一致;充磁磁场强度对磁性能的影响不强烈,随磁场增加,磁性能增加,150A之后变化不大,150A时产生的有效磁场为1330A/m。
3降温速率
由于Fe-Co软磁合金在730℃附近存在无序-有序化转变,导致性能恶化,所以1J21、1J22等Fe-Co合金热处理工艺中,必须控制降温速率,通常是在730℃以上缓冷,730℃后快冷。如前所述,高强Fe-Co软磁合金的热处理温度区间一般低于760℃,处于敏感区间,降温制度对材料性能的影响至为关键。为此,利用真空气淬设备对降温速率可控技术,研究了不同降温速率对高强Fe-Co合金性能的影响,结果如表2所示。从表2可见,降温速率对材料的性能具有一定的影响,但总体变化不大。从数据对比来看,降温速率为150℃/h和600℃/h时,力学性能略低,但磁性能和其他样品差别不明显。前者可以认为是无序-有序转变的结果,后者则应该和过快冷却造成的内应力有关。为了评估Fe-Co合金添加元素对合金升、降温过程的影响,采用DSC测量了750~1050℃的差热曲线,如图3所示。3种Fe-Co软磁合金中,1J21含V元素1.2wt%左右,1J22含V元素2.0wt%左右,而高强Fe-Co合金除含V元素2.0wt%外,还添加了Nb、Cr等其他元素。从图3可以看出,随着添加元素含量的增加,居里点(以极值点数值定义)呈下降趋势,但升温和降温过程表现不同,升温过程居里点相差不多,为964~972℃,降温过程居里点相差较大,为867~926℃,而且放热/吸热峰宽也随着增大。这说明添加元素的增加,合金的居里转变滞后程度增加;降温过程的影响更加显著,表明添加元素起到的作用主要是对磁畴的钉扎。无序-有序化过程同样受添加元素的影响,从居里点的变化来推断,高强Fe-Co合金的无序-有序转变会受到更大抑制,这也是降温速率对性能影响不大的主要原因。从以上试验结果来看,300~600℃/h的降温速率都适用于高强Fe-Co合金热处理的冷却。
4结论
一、开展“两防一体化”建设是经济社会发展对人防工作提出的新要求
人类社会发展史,特别是一些发达目家的经济发展已经证明,社会的现代化程度越此文来源于文秘站网高,人们的物质文化生活水平越此文来源于文秘站网高,政府对社会提供的保障服务也随之不断提高和完善。密切关注社会生产的安全和人民生活的安全,不断提高社会运作和人民生活的质量,是政府的一项重要职责。在我国社会主义现代化建设进程不断加快,人民物质文化生活水平不断提高,社会物质财富不断丰富的同时,各种灾害事故隐患也逐渐增加,人民群众的生产、生活安全和生存环境,已成为实施经济社会可持续发展战略不可忽视的一个重大问题。我国是世界上灾害最严重的国家之一。有关资料显示,建国五十年来,全国平均每年因各种灾害而死亡的人数多达数万,所造成的经济损失约占国民生产总值的3—6%,大大高于发达国家0.3—0.5%的比率。且不说震灾、水患等自然灾害,生产、生活中的灾害事故亦频频发生,在一些领域甚至呈上升趋势。如化工事故,据统计,1969年至1981年,全国登记在案的为102起,到1987年已增至3617起,不仅上升趋势很快,而且造成的人员伤亡和经济损失也越此文来源于文秘站网来越此文来源于文秘站网大。仅黄岛油库、深圳清水河化学品仓库两起爆炸事件,就造成20多人死亡、100余人受伤,疏散转移居民13万余人,经济损失达3亿多元。这些灾害事故,不仅给城市建设和人民生命财产造成了严重威胁和损失,而且影响和制约了我国经济的发展。在经济社会发展中,全面加强社会保障机制建设,保障人民群众生产和生命财产安全,组织人民群众对自然灾害和各种突发事故进行有效的防护与救援,预防和减少灾害损失,维护社会稳定,已成为各级政府的紧迫任务。
目前,我国的防灾和抢险救灾组织体制和运行机制还比较松散,没有从总体上建立起一套统一的社会救援组织体制和自如高效的运行机制,各种灾害救援力量分散于不同行业,隶属于不同部门。这种组织体制,固然有专业性较强的特点,但又有综合性不足以及条条管理、自成相对封闭体系,不便统筹救灾准备工作和协调使用各种救灾力量等严重缺陷,特别是现在,“复合型”灾害越此文来源于文秘站网来越此文来源于文秘站网多,这种救援工作体制更显得与现实需要不相适应,直接影响着防护和救援效果,也难以使防灾救灾工作走上制度化、规范化轨道。预此文来源于文秘站网防灾害事故的计划性、灾害事故的突发性和抢险救灾行动的综合性,迫切需要建立一个综合管理开展灾害事故风险评估和研究制定防灾救灾预案,统一组织指挥和协调使用各种防灾救灾力量的组织机构,以便有效组织调度有关部门、单位,制定防灾救灾预案,在出现灾害事故时,根据需要采取协调一致的行动,形成防灾和抢险救灾合力,预防和最大限度地减煞灾害事故造成的损失。就目前政府机构设置及其职责分工情况看,人防部门承担防灾救灾职能,具有其他部门不可比拟的优势和条件。一是人防部门军地共管的领导体制和业已形成的军地密切协作的运行机制,便于协调军地两方面的力量参加重大灾害事故的应急救援;二是人防部门已经建立起较为完善的组织指挥体系和通信警报系统,具有实施抢险救灾指挥调度的便利条件和迅速有效的灾情报知手段;三是人防部门既有的组织指挥专业人才队伍,熟悉组织指挥的内容、方法和程序。由于组织实施人民防空与防灾救援行动特点相近、方法通用,人防部门的干部队伍完全有能力承担从灾害事故风险评估、防灾救灾预案准备到组织实施防灾救灾行动等一整套防灾救援任务;四是人防部门已经组建和训练了一支包括七种专业技术力量的人防专业队伍,可基本适应遂行各种抢险救援任务的需要。战时组织人民防空和平时组织防灾救援总体要求和目的的一致性,敌空袭后果和灾害事故后果的相似性,消除空袭后果和消除灾害事故后果在组织指挥方法、程序和力量使用上的共同点,说明人防部门承担综合管理防灾救灾的职能,既是经济社会发展的迫切需要,也是合理配置政府职能的最佳选择。
二、“两防一体化”是促进人防平战结合向更高层次发展,推动人防向民防转变的必由之路,也是加强人防建设的重大举措
在人防平战结合进程中,人防工程等设施的开发利用,推动了人防建设由封闭到开放,由消耗型向增值型发展的历史性跨越此文来源于文秘站网,是人防工作为经济建设服务的一项重大成果。“两防一体化”势必有力推动人防工作在更宽广的领域服务和保障经济社会发展,更具体地体现其“保护人民的生命和财产安全,.保障社会主义现代化建设的顺利进行”的宗旨,加快我国人防与国际民防接轨的步伐,这既符合优化配置资源的市场经济规律,也符合国际民防的发展规律;既是维护国家和人民根本利益的需要,也是人防建设新的生机、活力之源。
从国际上看,国外“民防”最早也是以“防空”的概念提出来。随着战争形态的变化和经济社会发展的客观需要,“民防”这一概念的内涵不断扩大,不仅包括了防空袭,而且包括了保护居民在战争中免受各种伤害,进而延伸到平时保护居民生命和财产安全。当前,在国际上,民防已发展成为战时和平时保国保民的一项重要的防御国策,其职责已从保护平民生命财产少受战争和灾害事故的威胁与破坏,一直延伸到各种人道主义救援;从保存国家战争潜力拓展到平时抢险救灾,甚至保护生态环境和人类文明遗址。可见国际“民防”已经是一个全方位、多层次、综合性的概念,其职能已囊括战时和平时经济社会生活的诸多方面,研究和落实的是生存与发展这两个事关国家安全利益和长远利益的最基本的问题,是一种体制和机制上的高层次的平战结合。我国已于1992年加入国际民防组织,又是一个拥有13亿人口的发展中大国,面对与国际民防的差距,应当深入研究国际民防的发展规律,借鉴其先进经验和做法。要通过实施“两防一体化”,推动人防平战结合向更深程度和更高层次发展,把人防战时防空救灾的职能延伸到平时的防灾救灾,把两者在体制的层面上结合起来,并切实体现在国家经济社会发展的机制中和蓝图上,使人防建设不仅能够筑牢空天防护的“盾牌”,而且能够为经济社会发展系上一条“安全带”。
就人防事业本身的发展而言,空袭与反空袭、防空袭已成为现代高技术战争的主要作战形式,“ 矛”与“盾”的较量空前尖锐、剧烈,人民防空的建设水平和御敌能力,直接关系战争胜负及国家和人民生命财产安全。同时,现代高技术战争,敌空袭的隐蔽性增强、突然性增大,目标破坏集中,毁伤程度严重,消除空袭后果任务艰巨,因此,也需要通过平时的防灾救灾行动,锻炼提高处置各种突发性事故的能力,不断增强人民防空队伍的战斗力,为赢得防空袭斗争胜利奠定坚实的基础。目前,人防系统虽然建立了比较完善的组织指挥、人口疏散、通信警报和掩蔽工程体系,组建了人民防空专业队伍,但实战能力尚未经过检验,尤其是人民防空的组织指挥系统和专业队伍,由于缺少类似实战的锻炼,战时能否有效发挥作用_,能否确保“打赢”,目前尚不好完全做出肯定性的回答,亟需通过参加平时的抢险救灾,大力推进“两防一体化”工作,使人防队伍得到应有的锻炼,从而不断检验和提高其战斗力。由此可见,加强“两防一体化”工作,不仅是经济社会发展的需要,而且也是关乎人防建设质量和人防事业生存、发展的一件大事。
三、省级人防部门在“两防一体化”工作中应抓好的几个方面的问题
对于如何搞好“两防一体化”工作,近年来,一些省、市已经进行了有效的探索和实践,积累了一些经验。1999年,我省按照“以承担化学事故应急救援为重点,兼顾其他与人民防空关系紧密的救援,组织协调社会有关方面力量,消除事故(灾害)后果,推进人民防空与应急救援一体化”的思路,在石家庄等五个城市开展了化学事故应急救援试点,在取得初步经验后,从20__年开始将此作为人防工作改革的一项重要任务,向全省各市人防部门做出部署,县级人防部门的专业队伍,正在按照“两防一体化”的要求组建。目前,沧州市已在人防办成立化学事故应急救援指挥中心,邯郸市邯山区人防办已承担防汛和抗洪救灾职能,其他各市也在结合实际,积极研究开展“两防一体化”工作的措施和办法。从试点至今,已有五个市共接警处警30多次,迈出了实施“两防一体化”的第一步。但从我省乃至全国范围看,“两防一体化”工作还处于探索起步阶段,尤其是各省、自治区,所辖各城市情况差别较大,防救重点不尽相同,领导层对这项工作的认识程度也不尽一致。如何把这项工作开展起来,坚持下去,有待研究解决的问题还很多。我们认为,推动“两防一体化”工作,并使之走上制度化、规范化轨道,省人防部门应着力抓好以下几个方面的工作。
一是政策推动。开展“两防一体化”,是一项涉及面广、政策性强的工作,是人防平战结合和经济社会发展中的一件新生事物,要在一省范围内展开,需要有明确的政策措施。在这项工作中,省人防部门的主要任务是宏观指导,总体调度,出台政策,推动各市以政府行为抓好落实。应把“两防一体化”工作作为人防工作改革和更好地服务经济社会发展的重大课题,深入研究,精心谋划,主动与省直有关部门和各市政府、军事机关沟通协调,阐明利害;积极为省政府、省军区当好参谋,站在落实“三个代表”要求的高度,着眼全省经济社会可持续发展和深化人防工作改革,大力提高人民防空建设水平和战时、平时的服务保障能力,提出实施“两防一体化”的意见建议,以省政府、省军区或省国防动员委员会的名义出台开展“两防一体化”的政策措施,确保其高起点开头、举步。
二是制订规范。围绕“两个适应”、平战两个需要和遂行防灾救援任务,对“两防一体化”工作的领导体制、运行机制和机构设置,人防部门与其他有关部门的防护职责界定和任务分工,建立社会救援网络等方面的问题,提出明确要求;对事故灾害风险评估、分门别类制订防灾救灾预案和各项保障计划、完善指挥通信手段、整组专业队伍以及器械装备配备等明确标准,做出规范,并督导各市抓好落实,确保“两防一体化”工作沿着规范化轨道发展。
关键词:铝合金;渗透探伤;无损检测;影响
中图分类号:TG115 文献标识码:A
渗透探伤是五种无损检测方法中对非磁性材料表面进行探伤的方法。目前已经在生产和检验中广泛应用,该技术已经发展的较为成熟。渗透探伤可以将渗透剂最大限度深入到铝合金工件表面开口的缺陷中,让检测人员清晰的识别出工件缺陷。
1 渗透探伤发展概况
渗透探伤可以有效的对铝合金工件进行表面缺损检测,虽然检测结果具有可靠性和全面性,但是避免不了受到一些因素的影响如操作方式不当或渗透探伤剂性能不好等。因此铝合金工件的渗透探伤的研究包括渗透探伤剂的研究以及相关操作工艺的改进等。
1.1渗透探伤剂
工业中最早使用的渗透剂是未添加染料的干粉显象着色法。到了三十年代初期使用荧光渗透探伤法,同样是不添加荧光染料的干粉显象法。但是这两种渗透剂的灵敏度比较低,已经无法满足当今工业生产的需求。
1.2渗透探伤操作工艺及标准
渗透探伤操作工艺对试验结果的依赖性较强,而在理论支撑上比较匮乏。所以渗透探伤的发展过程实际上就是在不断改进和完善探伤工艺。最近二十年,国内国外发表的有关渗透探伤工艺方法方面的论文占渗透探伤论文综述的70%以上。
1.3渗透探伤理论概述
渗透探伤理论建立在多个学科基础上,如化学、表面化学、物理和表面物理等学科。渗透探伤技术的发展,基本是直接使用与其相关学科的成果,但是这些学科已有的成果及理论,基本是定性说明,而渗透探伤不是单纯的理论或学科,而是一门检测技术,更加需要理论上的定量结果予以支持。因此渗透探伤理论的探究重点是显象机理和渗透机理。
2 铝合金工件渗透探伤的影响因素及解决措施
2.1温度因素
2.1.1温度对铝合金工件渗透探伤的影响
铝合金工件表面随着温度的升高会有一定程度的膨胀,依据是物体热膨胀原理,因此温度升高会使缺陷处膨胀,从而增大裂纹宽度、使开口变大,渗透剂的渗透能力也会随之提高,特别是微细裂纹的反映会更加明显。但是裂纹开口如果太宽,就会失去毛细作用对探伤效果有负面影响。而且工件温度升高会使其表面的渗透剂温度提高,从而下降渗透剂黏度、增加流动性,流动性增加后自然渗透能力随之提高。另外,由于气体平均动能只受温度影响,因此工件温度升高,会加剧裂纹中气体分子的运动强度,内压升高会使部分气体排出。相反,如果温度较低的渗透剂将裂纹开口封住,则内部气压下降,负压现象就会形成,也能提高渗透剂渗透能力。所以说温度对渗透探伤的效果影响较大,根据大量实验数据证明温度过低时缺陷难以清晰的显示。渗透探伤规定的标准温度范围在15摄氏度到50摄氏度之间,但实际的温度往往低于标准范围,对渗透探伤效果有很大影响。
2.1.2解决方法
如果工件温度低于15摄氏度(即标准范围最低值),此时探伤不仅要执行探伤标准,还需要在清洗后进行烘干,然后再进行渗透操作,这样可以使工件温度高于15摄氏度,以降低温度对渗透探伤的负面影响。可以将工件温度降低到温度标准值最低值以下,对浸入工件表面缺陷内的清洗液进行清除,根据反复试验证明,使用这种方法其裂纹显示最清晰的情况下,温度为-6摄氏度。
2.2油脂影响
2.2.1油脂对铝合金工件渗透探伤的影响
毛细现象为铝合金工件渗透探伤提供物理基础,但是如果工件经常处在油脂中,那么缺陷位置就很可能浸入一些油脂,从而形成堵塞。常用的清理方法无法将缺陷中的油脂清除干净,这就会阻碍渗透剂的浸入,从而影响工件渗透探伤结果。在清洗中如果方法不当,也会在工件表面留下清洗液,由于清洗时间都较长,清洗液也会一定程度浸入到工件表面缺陷中,从而对渗透剂浸入造成影响,导致最终渗透探伤结果不够精准。
2.2.2解决方法
如果要进行渗透探伤的铝合金工件长期处于油脂环境中,可以利用溶剂型清洗法或蒸汽法进行清理,而且要在铝合金工件表面形成加温区域,温度在110摄氏度左右,这样可使缺陷干燥,对克服缺陷的堵塞有力,提升渗透探伤的精准度。将长期浸油的工件试样经过上述方法的处理,探伤后裂纹可以清晰的显示出来。
3 铝合金工件渗透探伤过程的安全问题
渗透探伤剂基本是由多种化学物品制成,这些化学物品会具有一定程度的挥发性、刺激性、毒性和易燃性,有可能会引发爆炸。因此为了确保工作人员的身体安全,进行渗透探伤的场地要求有齐全的防火、防毒和通风设备。在进行渗透探伤时不仅要确保保持良好通风,加强防火防爆措施,操作人员也尽可能佩戴防毒面具,避免有毒害气体或渗透剂被吸入。另外,渗透探伤过程中使用的清洗剂的润湿作用和油脂溶解作用能力都很强,如果长时间接触会使皮肤变红、粗糙、裂开,甚至被灼伤或患上皮肤病,因此对清洗剂要进行严格的检验,坚决杜绝使用劣质产品,同时对操作人员的操作规程严格规范,尽量杜绝一切不正当操作。
结语
在实际铝合金工件的渗透探伤过程中会遇到更多问题,需要有关部门结合铝合金工件特点进行详细分析,并采取一定措施避免或降低影响。渗透探伤剂是探伤过程中的重要决定因素,因此日后对铝合金渗透探伤的探究要更加重视渗透探伤剂的研制。另外,随着计算机技术的发展,要实现计算机自动化渗透探伤的实现,以此降低人为误差,提高铝合金渗透探伤的可靠性。
参考文献
[1]周嘉梁.关于铝合金零件渗透探伤时应注意的问题,陕西省机械工程学会2008.
关键词:铝合金;加热温度;润湿铺展
中图分类号:TS912+.3文献标识码:A
1前言
钎焊过程中只有在液态钎料充分流入并致密地填满全部焊缝间隙,又与母材有良好相互作用的前提下才能获得优质的接头。熔化的钎料是否能顺利填入焊件间的间隙,主要取决于液态钎料能否很好的润湿母材表面,即取决于钎料的润湿性。润湿性与保温时间、加热温度、反应材料等工艺参数因素有关。
钎料对母材的润湿性是钎料的重要工艺性能指标。目前尚无法从理论上完全确定润湿性的好坏,只能借助试验方法来评定。评定钎料润湿性的好坏可以采用钎料的铺展性试验来评定。
本文采用含Si量12.6%的Al-Si晶态合金作为反应材料置于6063铝合金上,在其他工艺参数条件一定的前提下,选取不同的加热温度进行铺展试验,着重分析加热温度对润湿铺展的影响,并通过对相关公式的引用解释,为6063铝合金接触反应钎焊的参数设置提供一定的依据。
2钎料润湿铺展试验及结果分析
图1为采用不同加热温度得到的加热温度与铺展面积和润湿角的关系,其中图1基体为6063铝合金,保温时间保持10min不变,反应材料都为Al-12.6%Si晶态合金。由图可以看出,刚开始升高温度时,铺展面积增加比较缓慢,随着加热温度的升高,铺展面积增加速度明显加快,当加热温度升高到605℃后,铺展面积增加速度逐渐减少。
温度升高铺展面积增加是因为高温度反应铺展时形成液相所需的Si量降低引起的,即温度越高,Al可以被更少的Si所液化。因而,相同Si量下所能反应的铝合金表面更大。
从扩散角度看,当温度升高时,原子的振动能变大,金属内部的空位浓度提高,导致原子的扩散能力增强,反应速度加快,扩散量增加[1]。而文献[2]则指出当温度接近铝的熔点时,铝表面可能已处于熔融状态甚至发生流动,原子迅速沿表面扩散,甚至在整个试样表面发生铺展。
但是当温度升高到一定程度时,铺展面积增加速度逐渐减少,可以推测:当温度升高到一定时铺展面积甚至会渐渐地减少,董占贵[3]在Al/Cu接触反应钎焊中也得出类似的结论,他同时指出温度过高时,Cu在加热过程向基体中的扩散“损失”量增加,参与反应的总量减少,从而导致液相铺展面积减小。
图1中,在铝合金基体上润湿角随着温度的升高逐渐变小直至6.5º,这可以由润湿角和各界面张力的关系以及液相表面张力与温度的关系[4]来解释:
(1)
(2)
式中,θ-润湿角;σsg-固-气相界面张力;σsl-固-液相界面张力;σlg-液-气相界面张力;M-液体的摩尔质量;ρ-液体的密度;k-经验常数;Tc-表面张力为零时的临界温度;τ-通常取6K。
温度升高时,液相体积膨胀,分子间距增大,削弱了基体分子对表面层分子的作用力,同时气相蒸气压变大,密度增加,气相分子对液体表面分子的作用减弱,由式(1)、(2)可知,σsl和σlg变小,从而使θ变小。
综合分析,润湿铺展比较适宜的工艺参数为:加热温度为590~600℃,保温时间为5~15min。
3结论
在其他工艺参数条件一定的前提下,加热温度升高时,铺展面积逐渐变大,润湿角逐渐变小。润湿铺展比较适宜的工艺参数为:加热温度为590~600℃,保温时间为5~15min。
参考文献:
[1]黄继华.金属及合金中的扩散[M].北京:冶金工业出版社,1996.58-63.
[2]石素琴.Al/Si/Al接触反应钎焊接头成缝行为研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学硕士学位论文.2001:18-34.
关键词:冶金工业,高速钢轧辊,研究现状
一、冶金工业的发展现状
(一)钢铁生产工艺流程逐步优化
20世纪90年代以来,世界钢铁工业在激烈的国际市场竞争中,由20世纪80年代以前的以扩大规模、增加产量为主转向降低消耗、降低成本、提高质量、增加品种和保护环境。博士论文,高速钢轧辊。钢铁工业技术进步的主流是缩短生产流程,减少工序,提高质量,降低消耗,提高效率。技术进步中有两大主要趋向:一是寻找可以替代传统工艺的新工艺流程的研究开发;二是现有工艺和技术装备的完善化。两大技术进步趋向互相竞争、相互渗透,促使钢铁工业不断提高钢材质量、减少消耗、降低成本、减轻对环境的污染,进一步走向集约化。
传统的钢铁生产工艺流程是一种“冷态”下间歇式生产的工艺流程。日本在20世纪60年代建设的10多个大型钢铁厂都是采用这种工艺流程。20世纪80年代以后,世界钢铁业已逐步将上述传统的钢铁生产工艺流程改造成为现代化“热态”连续生产工艺流程。这种工艺流程具有高效、连续、紧凑、智能等特点。20世纪80年代末期,德国、法国、日本、意大利、美国等钢铁工业发达国家开发成功接近最终钢材产品形状的连铸、连轧技术,如带钢、型钢的连铸连轧等。由于该技术具有工艺流程紧凑、生产周期短、物料消耗少、生产效率高等一系列优点,在近十多年来得到了快速发展。自从1989年世界第一条薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司克劳福兹维尔厂投产以来, 经过10多年发展,到2002年底,世界上已有38个薄板坯连铸连轧生产厂共56条生产线,总生产能力已超过5 500万吨。我国现已有5个钢铁企业建成8条薄板坯连铸连轧生产线,到目前为止又有5个钢铁企业正在建设厚板坯连铸连轧生产线,不久的将来总生产能力将达2000万吨,预计届时将占全世界同类生产线能力的1/4以上。博士论文,高速钢轧辊。2001年我国连铸比达到89.71%,已经超过了2000年的世界平均水平。2003年达到了96.96%,目前,全国重点大中型企业中,连铸比达到99%以上的企业已达41家。
带钢连铸连轧技术是世界主要钢铁生产国家正在积极开发应用的一项重大钢铁生产前沿技术,它将是21世纪钢铁生产技术的一个主要发展方向。
(二)钢铁产量不断增长
冶金行业的发展受到国内与国际宏观经济环境的共同影响。国内方面,国家采取的宏观调控措施初见成效,钢铁行业投资规模过大,低水平重复建设得到遏制,有效打击了“地条钢”等劣质产品冲击钢材市场的行为,进一步净化了市场,钢铁生产企业对市场更加理性化。消费结构的升级和城镇化速度加快为钢铁行业发展提供了基本的保障;西部大开发和振兴东北老工业基地的战略也为钢铁行业提供了新的发展机会。国际方面,世界经济仍保持总体向好的发展态势,全球钢铁需求持续增长。
二、冶金工业对轧辊的需求
钢铁工业的持续发展,为轧辊制造业提供了广阔的发展空间。博士论文,高速钢轧辊。一方面,随着钢产量的不断增加,轧辊需求量大幅增长。仅就国内而言,据统计,每年消耗的轧辊材料有50万吨以上,价值数十亿元。另一方面,随着轧钢技术和装备水平的不断提高,对轧辊的质量也提出了更高的要求。而国内轧辊生产厂家的制造水平还较落后。仅以宝钢为例,2000年,宝钢用于轧辊的采购资金超过2亿元,其中国内的只占30%,国外的占70%。因此,不断研究新型轧辊材质及制造工艺,为轧机配备高性能的轧辊已成为国内轧辊生产行业面临的重要课题。
三、轧辊材料的研究现状
为提高热轧辊的表面耐磨性,热轧辊材料不断地得到改进,其基本的发展过程是从冷硬铸铁到高铬铸铁到半高速钢和高速钢。高速钢材料用于轧辊制造,使轧辊性能显著提高,轧材质量明显改善。
(一)高速钢轧辊的特点
高速钢轧辊是用具有高硬度,尤其是具有很好的红硬性、耐磨性和淬透性的高速钢作为轧辊的工作层,用韧性满足要求的高强度灰铁、球铁、铸钢及锻钢作为轧辊的芯部材料,把工作层和芯部以冶金结合的方式结合起来的高性能轧辊。
1、高速钢轧辊的化学成分特点
(1)含有较多的C和V。C和V可以形成高硬度的MC型碳化物,提高轧辊耐磨性;
(2)有较高的Cr含量。Cr含量高,可在轧辊组织中形成一定数量的M7C3型碳化物,有利于降低轧制力并改善轧辊辊面的抗粗糙性;
(3)含有一定量的Co(≤10%)。Co可提高高速钢轧辊的红硬性,从而提高轧辊耐磨性;
(4)离心铸造高速钢轧辊中含有≤5%的Nb。Nb可降低轧辊组织中因合金元素密度差大而引起的偏析。
2、高速钢轧辊的组织特点
高速钢轧辊的性能取决于其微观组织结构特征:(1)碳化物的种类、形状、体积分数及分布;(2)马氏体基体的性能特点;(3)晶粒尺寸大小。轧辊用高速钢材料的微观组织结构与合金成分及工艺条件有关。因材料成分和工艺条件的不同,出现了各种不同的研究结果。同以往的高铬铸铁轧辊相比,高速钢轧辊中的碳化物类型较多,除含有MC型碳化物外,还含有M2C、M6C和M7C3型碳化物。
(二)高速钢轧辊的生产工艺及其特点
围绕着轧辊外层与芯部的结合问题,高速钢轧辊的制造技术不断发展。博士论文,高速钢轧辊。目前国外主要采用离心铸造法(CF)、连续浇铸复合法(CPC)和电渣熔铸法(ESR)制造,而热等静压法(HIP)和喷射成形法(Osprey)仍在完善和发展中。CPC法制造轧辊装备复杂,我国仍无法生产;ESR法制造轧辊能耗高,仅适合于制造冷轧辊;用离心铸造法生产轧辊装备简单,工艺稳定,效率高,是制造高速钢轧辊的重要方法。博士论文,高速钢轧辊。离心铸造法生产高速钢轧辊尽管存在着合金元素容易产生偏析的问题,但由于其突出的优点,使它在相当长一段时间内仍处于高速钢轧辊生产的主导地位。博士论文,高速钢轧辊。
(三)高速钢轧辊的应用
自20世纪80年代以来,国外在热带钢连轧机上开始试用高速钢轧辊并取得良好效果。目前高速钢轧辊的比例不断提高,在某些机架上,甚至全部采用了高速钢轧辊。使用高速钢轧辊后,辊耗明显下降,换辊次数显著减少,轧辊研磨量减少,轧机能力提高,燃料和动力消耗降低,有助于降低轧制成本和提高带钢质量。
近年来我国也开展了铸造高速钢轧辊的研究,北京冶金设备研究院采用普通离心铸造方法生产了高速钢辊环,其成分(质量分数,%)为:2.0~2.4C,8~15W,2~3Mo,4~7V,3~5Co;金相组织为:马氏体+共晶碳化物+二次碳化物+残余奥氏体;力学性能为:硬度60~65HRC,冲击韧性(5~10)J/cm,抗拉强度(400~600)MPa。
四、结语
随着轧机向自动化、连续化、重型化方向发展,对轧辊的几何尺寸、表面精度和力学性能提出了更高的要求。轧辊生产厂、研究机构和钢铁生产企业必须加强冶金轧辊材料的基础性研究、轧辊生产技术的研究、轧辊工艺装备的研究和轧辊使用技术的研究,不断提高我国轧辊制造业和钢铁产品的国际竞争力。
参考文献:
[1]符寒光.高速钢轧辊研究的现状及展望[J]钢铁,2000,(05).
[2]翁宇庆.我国冶金工业在新世纪最初几年的科技进步[J]钢铁,2004,(01).