截齒齒體材料的選用
時(shí)間:2016-09-25 作者 :admin
根據(jù)對(duì)截齒的基本要求,國(guó)內(nèi)齒體材料普遍采用具有良好鍛造性能的優(yōu)質(zhì)合金鋼,如20CrMnTi、35CrMnSi和42CrMo。
從發(fā)展角度看,對(duì)齒體材料不作硬性規(guī)定是合理的,僅要求齒體鋼材的機(jī)械性能和化學(xué)成分符合(GB3077-82)規(guī)定,熱處理后的硬度達(dá)到40-45HRC即可。
(1)20CrMnTi作為截齒齒體材料,有較高的淬透性和心部硬度,其心部極限強(qiáng)度在800-1200MPa之間,鍛造溫度區(qū)大,容易精鍛成型且成品率高。20CrMnTi鋼的Acl、Ac3分別為735°C、840°C左右,隨著淬火溫度的逐步升高,鋼的組織發(fā)生明顯的變化。740-760°C淬火時(shí),組織中存在大量鐵素體,由于鐵素體量相對(duì)較多,一般呈大塊狀,晶粒粗大,鐵素體晶粒之間彼此相連。提高淬火溫13 度,可使組織中鐵素體含量降低,但鐵素體形態(tài)未改變,仍為大塊狀。760-800°C之間淬火,隨著淬火溫度的提高,鐵素體的量進(jìn)一步減少,彼此之間不再相連,鐵素體晶粒也由塊狀變成細(xì)片狀。淬火溫度接近其Ac3臨界點(diǎn)時(shí),淬火后其組織中鐵素體含量已非常少,細(xì)小的鐵素體只能呈彼此孤立的孤島狀分布。當(dāng)淬火溫度超過(guò)其上臨界溫度后直至930°C,組織中已無(wú)鐵素體,為正常的淬火組織,但隨著淬火溫度的提高,晶粒大小會(huì)發(fā)生變化。20CrMnTi鋼經(jīng)不同溫度淬火后的硬度值的變化反映出其內(nèi)部組織的改變。
(2)35CrMnSiA是高強(qiáng)度鋼,在等溫條件下預(yù)處理,可獲得強(qiáng)度、塑性、韌性合理的分配。要滿足煤炭部截齒生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),熱處理工藝必須為等溫淬火。目前,國(guó)內(nèi)35CrMnSiA鋼制造的截齒齒體多采用880°C淬火,240°C回火的熱處理工藝。隨著等溫時(shí)間的延長(zhǎng),抗拉強(qiáng)度緩慢下降,塑性上升,出現(xiàn)這種變化的主要原因是經(jīng)不同時(shí)間的等溫淬火后,組織中馬氏體和貝氏體相對(duì)量不同,等溫時(shí)間較短時(shí),馬氏體所占比例大,隨著等溫時(shí)間的延長(zhǎng),貝氏體量增加,故強(qiáng)度隨等溫時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。等溫5min左右,貝氏體和馬氏體含量達(dá)到了良好的配合,這時(shí)的硬度有所提高。等溫淬火后回火與否,對(duì)于硬度值有很小的影響,但淬火低溫回火或等溫淬火后,該材料橫向性能比縱向性能差,有明顯的回火脆性等缺陷。
(3)42CrMo屬于中淬透合金鋼,無(wú)回火脆性,調(diào)質(zhì)后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力,與35CrMnSiA合金鋼相比,更適合截齒的受力特性,更適宜作截齒材料。42CrMo鋼經(jīng)等溫淬火工藝可獲得下貝氏體組織,具有高強(qiáng)度和優(yōu)良的耐一延遲斷裂性能。該鋼在460°C等溫淬火可獲得典型的羽毛狀上貝氏體及近似對(duì)稱分布其上的貝氏體,500°C等淬火時(shí)形成上貝氏體和無(wú)碳貝氏體共存、以上貝氏體組織為主的混合組織,540°C等溫淬火,可得到板條馬氏體及針狀無(wú)碳貝氏體組織,當(dāng)?shù)葴卮慊饡r(shí)間較長(zhǎng)時(shí),得到典型無(wú)碳貝氏體,此貝氏體組織多為粒狀且相鄰貝氏體組織相互銜接,因?yàn)闊o(wú)碳貝氏體形成的早期不是通常所見的粒狀,而是針狀。經(jīng)880°C淬火,組織為板條馬氏體加下貝氏體,960°C淬火可得到下貝氏體,少量孿晶馬氏體和板條馬氏體,1000°C淬火,由于碳及合金元素在奧氏體中充分固溶,提高了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性,抑制貝氏體的轉(zhuǎn)變,從而消除了淬火組織中的下貝氏體,獲得板條狀馬氏體、少量殘余奧氏體及少量孿晶馬氏體組織。