Interpretácia účinkov procesu tavenia a odlievania na mikroštruktúru a vlastnosti bimetalických kompozitných materiálov medi a ocele
Abstrakt: Vysokoolovnatý bronz CuPb15Sn7/45 oceľové bimetalické vrstvené kompozitné materiály boli pripravené metódou tavného odlievania kompozitov. Študoval sa vplyv procesných parametrov, ako sú podmienky ohrevu a rýchlosti ochladzovania, na rozhranie medeno-oceľového kompozitu a štrukturálne vlastnosti. Výsledky ukazujú, že keď je teplota vsádzania pece 900 stupňov, udržiavacia teplota je 1015 stupňov, čas zdržania je 5 minút a používa sa chladenie dusíkom, rozhranie medi a ocele má vynikajúce vlastnosti metalurgickej väzby a pevnosť v ťahu na rozhraní. dosahuje 200 MPa; zliatina medi Distribúcia častíc olova v oblasti je relatívne rovnomerná a strata horením oloveného prvku je menšia ako 1 %; štruktúra a distribúcia veľkosti zŕn oceľovej matrice sú primerané a vykazujú vynikajúci efekt tavenia a odlievania.
Keďže požiadavky na komplexný výkon strojárskych materiálov sú čoraz vyššie, je čoraz ťažšie, aby diely vyrobené z jedného kovového materiálu spĺňali ich všestranné výkonnostné požiadavky. V spojení s postupným nedostatkom zdrojov drahých kovov sa v priemysle postupne presadzovali a aplikovali bimetalové vrstvené kompozitné materiály. Na základe zachovania pôvodných charakteristík každej vrstvy kovu sa výrazne zlepšil celkový výkon vrstvených kovových kompozitných materiálov a proces ich prípravy priťahoval čoraz väčšiu pozornosť.
Vysokoolovnatý bronz má dobrú tepelnú vodivosť, odolnosť proti opotrebeniu, nárazuvzdornosť a odolnosť proti zadretiu a je široko používaný pri výrobe hydraulických komponentov, ako sú valce plunžrových čerpadiel. Zároveň, keďže typ mriežky, mriežková konštanta a počet vonkajších elektrónových atómov medi a železa sú si veľmi blízke, majú dobrú kompozitnú metalurgickú kompatibilitu. Meď-oceľový bimetalický vrstvený kompozitný materiál pripravený s oceľou ako matricovou vrstvou a vysokoolovnatým bronzom ako kompozitnou vrstvou spája vynikajúce vlastnosti oboch materiálov. V súčasnosti bežné spôsoby prípravy bimetalických vrstvených kompozitných materiálov z medi a ocele zahŕňajú metódu výbušného kompozitu, metódu valcovania kompozitu, metódu difúzneho kompozitu, metódu odstredivého liatia, metódu tavného odlievania a metódu spekania prášku. Spomedzi nich sa na prípravu bimetalických vrstvených dosiek používa hlavne metóda výbušného miešania a metóda valcovania; metóda difúzneho zlučovania má dlhý cyklus prípravy a dlhodobá tepelná konzervácia môže ľahko spôsobiť vážnu stratu oxidácie a horenia olovených prvkov a náklady sú tiež vysoké; metóda odstredivého liatia môže ľahko spôsobiť makro-segregáciu oloveného prvku; prášková metalurgia zahŕňa mnoho procesov, dlhý cyklus prípravy a vysoké náklady.
Metóda tavného liatia kompozitu, pri ktorej sa súčasne zahrievajú dva materiály, má zrejmé technické a nákladové výhody pri príprave bimetalických vrstvených kompozitných materiálov z medi a ocele. Tento článok bude študovať vplyv špecifických parametrov procesu na mikroštruktúru a vlastnosti meď-oceľových bimetalických materiálov prostredníctvom tavených kompozitných experimentov. Zákony poskytujú teoretický základ pre formuláciu rozumného plánu tavenia a odlievania bimetalu medi a ocele.
1. Testovací plán
1.1 Testovacie materiály
Medzi materiály použité v teste patrí vysokoolovnatý bronz CuPb15Sn7 a oceľ 45. Chemické zloženie týchto dvoch materiálov je uvedené v tabuľke 1. Pred testom bola oceľ 45 spracovaná na valec s rozmermi Φ42 mm × 45 mm, na jednom konci bola opracovaná drážka Φ32 mm × 7 mm a zliatina medi bol spracovaný na kotúč Φ30 mm x 6 mm. Po opracovaní musí prejsť procesmi povrchovej úpravy, ako je brúsenie brúsnym papierom, umývanie alkáliou, morenie a ponorenie do vody nasýtenej bóraxom 80 stupňov, a potom musí byť zmontované, ako je znázornené na obrázku 1, na skúšku odlievania.
