Ŝtalo H13 montras altan hardeblecon, bonegan eluziĝan kaj varmoreziston, konservante relative altan malmolecon kaj forton sub 600 °C, kune kun supera malvarma kaj varma laciĝrezisto kaj bona stato de stato. Ĝi estas vaste uzata en premgisaj muldiloj por aluminio, kupro kaj iliaj alojoj, donante signifajn ekonomiajn avantaĝojn. Tamen, la H13-moduloj produktitaj de la kompanio montris surfacajn fendetojn, nekompletan sferoidigon kaj neegalan mikrostrukturon dum prova produktado. Ĉi tiu artikolo prezentas alt-temperaturan normaligan procezon sekvatan de sferoidiga kalcinado por plibonigi la modulkvaliton kaj atingi unuforman mikrostrukturon.

1. Problemoj estis identigitaj dum la procezo de prototipa disvolviĝo.

La eksperimenta modulo estis fabrikita el H13-ŝtalo kun dimensioj de 400 mm × 1000 mm × 3000 mm, kaj la fina forĝa temperaturo estis proksimume 950 °C. Pro la manko de ĝustatempa post-forĝa varmotraktado, surfacaj fendetoj okazis post aera malvarmigo ĝis ĉambra temperaturo, etendiĝante en la internon de la modulo. Analizo rivelis, ke H13-ŝtalo estas hardebla ŝtalo, kio signifas, ke ĝia martensitika strukturo formiĝas dum aera malvarmigo. La ampleksa mikrostruktura streĉo generita dum la post-forĝa aera malvarmiga procezo kaŭzis surfacajn fendetojn de la modulo.

Por malhelpi fendetiĝojn, la ŝtalaj moduloj H13 estis rekte submetitaj al malrapida malvarmigo en la forno post forĝado, sekvata de sferoidiga kalcinado. Post la sferoidiga kalcinado, la modula malmoleco estis mezurita per Brinell-malmoleco-tesilo; tri specimenoj estis testitaj, kun malmoleco-mezuroj prenitaj ĉe ok punktoj ĉiu (vidu Tabelon 1). Kiel montrite en Tabelo 1, la malmoleco ĝenerale plenumis la postulojn, sed la homogeneco estis nekontentiga pro signifa malmoleco-vario, kun individuaj punktoj superantaj la specifitan limon (≤220 HB). Metalografia analizo de la moduloj rivelis la mikrostrukturon kiel ilustrite en Figuro 1.

Figuro 1 montras la mikrostrukturon post izoterma sferoidiga kalcinado, kie la sferoidiga procezo konsistas el altittemperatura stadio je 870°C dum 8 horoj kaj malalttemperatura stadio je 730°C dum 14 horoj. En Figuro 1(a), severa karbida retapartigo kaj signifa grenomiksado estas evidentaj. Figuro 1(b) montras abundajn disigitajn karbidajn partiklojn, indikante ke la sferoidiga efiko plenumas la celitan celon; tamen, la apartigo restas okulfrapa, kun iuj karbidoj formantaj ret-similan distribuon kiu reduktas la sferoidigan efikecon en tiuj regionoj. Retigitaj karbidoj prezentas gravajn riskojn por muldŝtalo, ĉar ili facile funkcias kiel fendfontoj dum servo, kondukante al materiala difekto. Tial, tiaj karbidaj retoj devas esti kontrolitaj ene de akcepteblaj limoj. Ĉi tiu studo submetis la H13-ŝtalan aron montrantan severan karbidan apartigon al alttemperatura normaligo sekvita de izoterma sferoidiga kalcinado por taksi la plibonigon de ĝia mikrostrukturo sub ĉi tiuj kondiĉoj.

2 Eksperimentaj Materialoj kaj Metodoj

Malgrandaj specimenoj estis prenitaj el la moduloj montrantaj severan apartigon por spektra analizo; iliaj kemiaj konsistoj estas montritaj en Tabelo 2. La kemia konsisto de ĉi tiu H13-ŝtalo konformas al la normo GB/T 1299–2000 "Aloja Ilŝtalo". La moduloj estis dividitaj en tri grupojn kaj submetitaj al alt-temperatura normaligo je 970 °C, kun tentempoj de 5, 7 kaj 10 horoj, respektive. La varmotraktada procezo konsistis el alt-temperatura normaligo (aermalvarmigita) sekvata de izoterma sferoidiga kalcinado. La parametroj de la izoterma sferoidiga kalcinado estis: alt-temperatura stadio je 870 °C dum 8 horoj, kaj malalt-temperatura stadio je 730 °C dum 14 horoj. Surbaze de la efiko de la alt-temperatura normaliga tempo sur la mikrostrukturon de la moduloj, nova varmotraktada procezo estis evoluigita.

Post 5 horoj da alt-temperatura normaligo, la grado de apartigo (vidu Figuron 2(a)) montris signifan plibonigon kompare kun Figuro 1, kvankam apartigo ankoraŭ daŭris. Kiam la normaliga tentempo estis plilongigita al 7 horoj, apartigo estis preskaŭ eliminita; tamen, la karbida reto restis relative aparta, kun fajnaj sekundaraj karbidaj retoj tute dissolviĝantaj en la matricon dum la aŭsteniga procezo, dum krudaj karbidaj retoj restis nesolveblaj - falante en la nekonforman kategorion laŭ la normoj de la Nordamerika Premgisada Asocio. Plilongigante la tentempon al 10 horoj, la plej multajn karbidajn retojn estis forigitaj, lasante nur la komence krudajn karbidajn retojn. Posta sferoidiga kalcinado rezultigis pli unuforman sferoidigitan mikrostrukturon, gajnante al la materialo la gradon AS4 laŭ la normoj de la Nordamerika Premgisada Asocio kaj plenumante akceptokriteriojn. La analizo montras, ke alt-temperatura normaligo efike forigas apartigon kaj plibonigas la morfologion kaj distribuon de karbidaj retoj. Dum la tentempo pliiĝas, karbidaj partikloj iom post iom dissolviĝas, kondukante al progresema elimino de apartigo kaj karbidaj retoj, tiel signife plibonigante la materialan mikrostrukturon.

Post forĝado, H13-ŝtalo emas al kruda grenoformado pro troe alta fina forĝa temperaturo kaj malrapidaj malvarmiĝrapidoj. Kiel hipereŭtektoida ŝtalo, H13 montras ret-similan precipitiĝon de sekundara karbido dum malrapida malvarmiĝo, kaj ĝia alta alojenhavo neeviteble kondukas al materiala apartigo. Por plibonigi la post-forĝadan mikrostrukturon de H13-ŝtalaj moduloj, alt-temperatura normaliga traktado estas rekomendinda por atingi unuforman mikrostrukturon.

Por forigi la retikulajn karbidojn, la laborpeco devas esti varmigita ĝis temperaturo sufiĉa por dissolvi sekundarajn karbidojn. Tamen, la sferoidiga kalcina temperaturo (870 °C) ne sufiĉas por atingi ĉi tiun dissolvon. Sekve, sen alt-temperatura normaligo, la karbida reto restas malfacile forigebla, kaj apartigo ne povas esti plibonigita, rezultante en tio, ke la H13-modulo ne plenumas la normojn. Post alt-temperatura normaligo, fajnaj karbidaj partikloj estas plene dissolvitaj en la matricon, la karbida reto iom post iom rafiniĝas ĝis ĝi rompiĝas, kaj la mikrostrukturo fariĝas pli uniforma. Post la normaliga tenperiodo, rapida aera malvarmigo malhelpas la formadon de retikulaj sekundaraj karbidoj. Poste, sferoidiga kalcinado antaŭenigas la kreskon de unuforme disigitaj karbidoj el la matrico en sferajn strukturojn, tiel plibonigante la kalcinigitan mikrostrukturon.

Resumante, malrapida malvarmigo post-forĝado kondukas al krudaj mikrostrukturoj kaj la formado de interkonektitaj karbidoj, dum alt-temperatura normaligo plibonigas kaj la interkonektitajn karbidojn kaj la materialan apartigon. Tial, la kalcinada mikrostrukturo povas esti optimumigita per du aliroj: taŭga rapida malvarmigo post forĝado, sekvata de alt-temperatura normaligo kaj fina sferoidiga kalcinado. Surbaze de la analizo de ĉi tiuj ekzemploj, la optimuma procezo estis establita kiel montrite en Figuro 3. Post forĝado, la materialo estas aermalvarmigita kaj tenata super la Ms-punkto dum periodo por malhelpi martensitan transformon, sekvata de alt-temperatura normaligo kaj izoterma sferoidiga kalcinado. Figuro 4 ilustras la mikrostrukturon akiritan per ĉi tiu nova procezo, montrante tre signifan sferoidigon kun sferoidiga indico superanta 95% kaj grenograndeco de proksimume grado 7. Klasifikita kiel AS1 laŭ la normoj de la Nordamerika Dikgisada Asocio, la produkto ricevis pozitivan reagon de klientoj.

4 Konkludo

1) Malrapida postforĝa malvarmigo de H13-ŝtalo kondukas al la formado de ret-simila karbida precipitaĵo. Ju pli malrapida la malvarmiĝrapideco, des pli okulfrapa fariĝas la karbida reto. Kvankam posta normaligo povas plibonigi tion, iuj nenormalaj mikrostrukturoj restas en la matrico kaj malfacilas forigi. Krome, malrapida malvarmigo rezultas en nenormale grandaj grengrandecoj, kiuj estas heredaj kaj malfacile rafineblaj poste.

2) Alt-temperatura normaligo plibonigas apartigon kaj interkonektitajn karbidojn ĉeestantajn en la post-forĝada mikrostrukturo de H13-ŝtalo. Ene de certa tempointervalo, la plibonigo de mikrostrukturo fariĝas pli okulfrapa kiam la normaliga tentempo pliiĝas.

3) Post forĝado, H13-ŝtalo estas aermalvarmigita super la Ms-temperaturo kaj poste submetita al alt-temperatura normaligo, rezultante en pli unuforma kaj disigita sferoidigita strukturo kun supera sferoidiga efiko.