ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 159
Скачиваний: 0
на основе карбидов вольфрама с добавлением кобальта, типа ВК-Ю, ВК-15. Значительный интерес представляют сплавы на основе карбидов хрома с добавками никеля. В соответствии с изложен
ным для исследования были выбраны |
сплавы на основе' карби |
|
дов вольфрама |
и хрома с добавками |
соответственно кобальта |
и никеля. |
|
|
При выборе |
покрытий для защиты |
валков от налипания исхо |
дили из следующих требований: высокая стойкость против налипа ния, большая твердость и вместе с тем достаточная пластичность, высокие жаростойкость и теплоизоляционные свойства, способность выдерживать значительные удельные давления. Кроме того, по крытие должно обладать высокой прочностью сцепления с мате риалом валка, быть равномерным, без шероховатостей и наростов по краям. В соответствии с этим для испытаний был выбран ряд покрытий, полученных при различных режимах химическим и
электролитическим способами, |
методом диффузионного насыще |
||
ния, плазменного |
напыления, |
покрытия |
из расплава металла, |
а также методами |
химико-термической |
обработки. |
|
С целью предварительной оценки стойкости выбранных мате риалов валков против налипания тугоплавких металлов, а также защитного действия принятых покрытий были проведены испыта ния на способность их к схватыванию (спеканию) с молибденом — одним из металлов, проявляющих наибольшую склонность к на липанию.
Для этого из выбранных материалов валков готовили цилин
дрические образцы диаметром |
8 мм и высотой 5 |
мм, часть |
кото |
рых подвергали различной |
химико-термической |
обработке, |
а на |
некоторые из них наносили покрытия указанными способами. Затем два испытуемых образца с помещенной между ними пластин кой молибдена толщиной 1,5 мм загружали в камеру высоко
температурной |
вакуумной |
установки, |
из |
которой |
откачивали |
||||
воздух до |
получения |
вакуума 10"4 |
мм |
рт. ст. |
Образцы |
на |
|||
гревали до |
заданной температуры (800, 900, |
1000, |
1100 и 1200° С) |
||||||
и нагружали |
усилием |
10 |
кГ. После выдержки в |
течение 5 |
мин |
||||
нагрузку снимали, образцы охлаждали, извлекали из камеры и разъединяли. С помощью планиметра определяли площадь области видимого схватывания.
На основании такого предварительного эксперимента по ре зультатам испытаний большого количества различных материалов
и защитных покрытий для |
дальнейших |
исследований |
были ото |
|
браны те из них, которые |
обнаружили |
наименьшую |
склонность |
|
к схватыванию |
(спеканию) |
с молибденом. |
|
|
В табл. 22 |
приведена характеристика стальных, |
чугунных и |
||
металлокерамических валков, выбранных для исследования их стойкости против налипания х .
1 Изготовление валков (колец) проводилось в ЦНИИТМАШе под руководством кандидатов техн. наук С, В. Маркина и А. П. Черного.
168
Выбранные стали относятся к различным классам. Сталь марки ЗХ2В8Ф обладает высокой стойкостью и термостойкостью. К та
кому же типу относится штамповая |
сталь |
марки 45Х2СВ2МФ, |
||||
по |
структурной |
устойчивости |
при |
температурах |
600—650° С |
|
она |
превосходит |
сталь ЗХ2В8Ф |
и обладает |
высокой |
эксплуата |
|
ционной стойкостью. Обе
эти стали технологичны при химико-термической обработке и при покрытии различными пленками. Инструментальные ста ли марок 4ХЗВ5МЗФ и 4Х2НВ4М2Ф также отли чаются высокой конструк тивной прочностью и устойчивостью до 700° С. Сталь марки 150Х18Г8 обладает небольшой теп лопроводностью, высокой вязкостью и пластично стью. Шарикоподшипнико вая сталь марки ШХЗМФ, улучшенная ванадием, имеет повышенное содер жание хрома. Стали ма рок 50ХНСВФ, 100ХНМФ, 9ХСВФ (заэвтектоидные) обладают повышенной из носостойкостью, начинают разупрочняться при 680° С и удовлетворительно пе реносят термические цик лы. На поверхности вал ков из стали 150СГВЗМТ при прокатке возможно образование свободного графита, который может расцениваться как есте ственная смазка.
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
22 |
|
Характеристика |
валков (колец) |
|
|
||||
из различных |
материалов |
|
|
|
|||
М а р к а |
|
|
Т в е р |
|
К л а с с |
|
|
м а т е р и а л а |
|
д о с т ь |
м а т е р и а л а |
|
|||
|
|
|
|
HRC |
|
|
|
ЗХ2В8Ф . . . . |
53 |
Мартенситно- |
|||||
|
|
|
|
|
карбидный |
|
|
4Х2НВ4М2Ф |
|
• • |
55 |
То |
же |
|
|
4ХЗВ5МЗФ |
• |
• • |
55 |
|
» |
|
|
45Х2СВ2МФ |
|
• • |
55 |
|
» |
|
|
150Х18Г8 |
• |
• • |
36 |
Аустенитно- |
|
||
|
|
|
|
|
карбидный |
|
|
ШХЗМФ . . . . |
53 |
Мартенситный |
|||||
100ХНМФ |
• |
• • |
55 |
|
» |
|
|
9ХСВФ |
|
|
|
53 |
|
|
|
150СГВЗМТ |
|
• • |
58 |
Графитизирую- |
|||
|
|
|
|
|
щийся |
|
|
50ХНСВФ |
• |
• • |
53 |
Перлитный |
|
||
4Х8С2 |
|
|
|
53 |
|
» |
|
Стеллит |
|
|
|
|
|
|
|
250Х24ВЗТ |
• • |
60 |
Ледебуритный |
||||
X ромони келевый |
50 |
|
» |
|
|||
чугун |
Нихард, |
|
|
|
|
||
Чугун |
|
|
» |
|
|||
Чугаль |
|
• |
• • |
50 |
|
|
|
в к - ю |
|
|
|
72 |
Карбидный |
|
|
ВК-15, ХН-15 |
|
67 |
|
» |
|
||
П р и м е ч а н и е . |
К о л ь ц а к о в а н ы е , т е р - |
||||||
м о о б р а б о т а н н ы е , за и с к л ю ч е н и е м к о л е ц из |
|||||||
с т а л и 150Х18Г8 |
( л и т ы е ) , |
с т а л и |
150СГВЗМТ |
||||
( л и т ы е , т е р м о о б р а б о т а н н ы е ) , из с т е л л и т а |
|||||||
250X24B3T |
( л и т ы е , |
т е р м о о б р а б о т а н н ы е ) , |
из |
||||
ч у г у н о в ( л и т ы е ) и из т в е р д о с п л а в н ы х м а т е - р и а л о в ( с п е ч е н н ы е )
Клапанная сталь марки 4Х8С2 относится к классу теплопрочных и окалиностойких сталей. Теплопрочность, жаростойкость и сопротивление окислению у этой стали объясняются высоким содержанием хрома и кремния. Окислы хрома и кремния образуют тонкую, плотную и прочную Цленку, которая сохраняет свою плотность при высоких температурах, и, следовательно, должна предохранять инструмент от взаимодействия с прокатываемым металлом. Стеллит 250Х24ВЗТ обладает повышенной износостой костью.
169
Валки из хромоникелевых и хромомолибденовых чутунов при меняются на проволочных станах ММК. Износостойкость этих материалов в 2—3 раза выше применяемых отбеленных чугунов.
Чугун Нихард |
применяется |
для |
валков |
блюмингов и слябингов, |
а также для горячей прокатки |
листов |
при температуре 1100° С. |
||
Он отличается |
повышенной |
износостойкостью и термостойкостью. |
||
Легированный алюминием чугун Чугаль обладает повышенной жаростойкостью и малочувствителен к циклическим тепловым нагрузкам. При 21—24% содержания алюминия чугун обладает высокой твердостью (HRC 50) и износостойкостью.
Для исследований в работе были также приняты металлокерамические твердосплавные материалы ВК-10, ВК-15 и ХН-15.
Ниже приведена характеристика выбранных для исследования стойкости (против налипания) валков с различными защитными покрытиями. В качестве основы для нанесения покрытий или для химико-термической обработки были взяты хорошо зарекомендо вавшие себя стали марок ЗХ2В8Ф и 45Х2СВ2МФ. Все виды при нятых защитных покрытий создают на поверхности валка слой, препятствующий его непосредственному контакту с обрабатывае мым металлом.
М а р к а |
В и д п о к р ы т и я |
или |
М а р к а |
В и д п о к р ы т и я |
и л и |
||
х и м и к о - т е р м и ч е с к о й |
х и м и к о - т е р м и ч е с к о й |
||||||
м а т е р и а л а |
м а т е р и а л а |
||||||
о б р а б о т к и |
|
о б р а б о т к и |
|
||||
|
|
|
|
||||
ЗХ2В8Ф * |
Электролитическое |
45Х2СВ2МФ |
Плазменное покры |
||||
|
хромирование |
|
тие окислами |
цир |
|||
ЗХ2В8Ф |
Химическое |
никели |
|
кония |
|
||
ЗХ2В8Ф |
рование |
|
|
45Х2СВ2МФ |
Алитирование |
с до |
|
Щелочное |
оксиди |
|
бавкой фосфатов |
||||
ЗХ2В8Ф |
рование |
|
|
45Х2СВ2МФ |
Диффузионное |
тита- |
|
Азотирование |
|
|
нирование |
|
|||
ЗХ2В8Ф |
Алитирование |
|
45Х2СВ2МФ |
Азотирование |
|
||
ЗХ2В8Ф |
Сульфоцианирование |
45Х2СВ2МФ |
Алитирование |
|
|||
ЗХ2В8Ф |
Хромирование |
с це |
45Х2СВ2МФ |
Сульфоцианирование |
|||
45Х2СВ2МФ * |
ментацией |
|
|
45Х2СВ2МФ |
Хромирование |
с це |
|
Износостойкое |
фос- |
|
ментацией |
|
|||
|
фотирование |
|
|
|
|
||
* П о к р ы т и я H в н о с и л и с ь по м е т о д и к е к а н д и д а т о в т е х н и ч е с к и х н а у к Н . А. Б о г - д а н о в а и В . И . В е л е м и ц и н о й ,
При алитировании на поверхности валка образуется плотная защитная пленка, состоящая из окиси алюминия. Сульфоциани рование же создает возможность образования сульфидов метал лов, в том числе MoS2 , который является хорошей смазкой. Этот слой должен быть достаточно стоек, если учесть способность серы по мере износа проникать в глубь основного металла. Хро мирование с цементацией хорошо зарекомендовало себя как обра ботка, повышающая износостойкость стали. Кроме того, после та170
На валках с защитными покрытиями взаимодействие деформи руемого металла с инструментом определяется видом защитной пленки и ее физико-химическими и механическими свойствами. Если защитное покрытие на валке сохраняется в процессе про катки, то налипание молибдена на инструмент полностью отсут ствует. Когда происходит разрушение и отслаивание поверхност ного защитного слоя и обнажается поверхность валка, характер и интенсивность налипания определяются материалом валка, его физико-химическими свойствами.
8,мкм
|
|
3 |
4 |
|
|
|
|
Проход |
|
|
|
1500 |
ѢОО |
1300 |
1200 |
1100 |
1000 °С |
|
|
Температура |
|
|
|
Рис. 122. Изменение шероховатости при прокатке молибдена
ввакууме 5 - Ю - 5 мм рт. ст. на валках с химической
(электролитической) обработкой поверхности:
1 — н а п ы л е н и е |
Z r O , ; 2 — х р о м и р о в а н и е ; |
3 — ф о с ф а т и р о в а н и е ; |
4 — т и т а н и р о в а н и е ; 5 — о к с и д и р о в а н и е ; 6 — |
алгомофосфатирование; |
|
|
7 — х и м и ч е с к о е н и к е л и р о в а н и е |
|
На рис. 122 и 123 приведены средние шероховатости поверх ности образцов молибдена после прокатки на валках с защитными покрытиями. На первых проходах все исследованные покрытия способствовали предотвращению налипания молибдена на валки. При дальнейшей прокатке некоторые виды покрытий вследствие воздействия высоких температур (до 1500° С) и больших удельных
сил трения разрушались и отслаивались от |
поверхности |
валка, |
а в ряде случаев даже переходили на образец. |
Например, |
поверх |
ность валка, подвергнутого химическому никелированию, начи нала обнажаться после второго прохода и к четвертому проходу прокатка проводилась на чистых валках из стали ЗХ2В8Ф, о чем свидетельствуют значения средней шероховатости поверхнос и образцов (см. рис. 118, 122).
Аналогичная картина наблюдается при прокатке на оксидиро ванных, фосфатированных, алюмофосфатированных и титанирован-
175
