H13-ŝtalo estas varmlabora ŝtalo taŭga por ŝablonfabrikado en alt-streĉaj kaj alt-temperaturaj medioj. Ĝi enhavas altajn nivelojn de karbono kaj vanado, kune kun taŭgaj kvantoj de alojaj elementoj kiel kromo kaj molibdeno, ofertante bonegan hardeblecon, eluziĝreziston kaj reziston al termika fendado.

Ĉi tiuj ecoj igas ĝin ideala materialo por fabrikado de plastaj ŝimoj, ŝimoj por premgisado de aluminio-alojoj, ŝimoj por varma stampado, kaj ŝimoj por preciza malvarma stampado. Tamen, grand-sekcia H13-ŝtalo estas ema al apartigo kaj internaj difektoj, kiuj kompromitas la kvaliton kaj servodaŭron de la ŝimo.

Nuntempe, la plej granda specifo de ŝtalo en Ĉinio estasΦ650 mm; pli grandaj specifoj postulas importaĵojn aŭ forĝadon, pliigante produktokostojn kaj plilongigante produktadciklojn. Por trakti ĉi tiun defion, preciza kontrolo de la kemia konsisto de H13-ŝtalo kombinita kun optimumigitaj fandaj, forĝaj kaj varmotraktaj procezoj sukcese plibonigis mikrostrukturan homogenecon kaj grenorafinon, tiel plibonigante la ĝeneralan rendimenton de grandskala H13-ŝtalo.

La konsisto-dezajno de H13-ŝtalo sekvas la normojn de laNordamerika Datencentra Alianco (NADCA), kiu provizas precizan kontrolon super alojelementoj. La komparo de kemia konsisto inter la normoj de NADCA kaj la ŝtalo H13 specifita enGB/T 1299—2014estas prezentita en Tabelo 1.

La kemia konsisto de H13-ŝtalo estas prezentita en Tabelo 2. La karbona (C) enhavo estas fiksita je la supra limo de la normo por atingi altan malmolecon kaj eluziĝreziston; la kroma (Cr) enhavo konformas al la normo por balanci hardeblecon, korodreziston kaj varmoreziston; la mangana (Mn) enhavo konformas al la normo por plibonigi hardeblecon kaj forton, samtempe konservante bonan durecon; la molibdena (Mo) enhavo estas elektita je la pli malalta norma limo por modere plibonigi termikan forton kaj durecon sen troa kostopliiĝo; la vanada (V) enhavo ankaŭ estas fiksita je la pli malalta norma limo por rafini la grenostrukturon, plibonigi la materialan forton kaj durecon, kaj kontroli kostojn; la sulfura (S) kaj fosfora (P) enhavoj estas pliigitaj por redukti materialan fragilecon kaj plastikecon; strikta kontrolo de gasaj elementoj kiel nitrogeno (N), hidrogeno (H) kaj oksigeno (O) minimumigas porecon kaj enfermaĵojn, certigante materialan purecon kaj stabilan funkciadon. Nur per preciza kontrolo de la kemia konsisto de la H13-ŝtalo oni povas produkti alt-efikecan, stabilan ultra-grand-dimensian H13-ŝtalon, kiu plenumos la striktajn postulojn de la altkvalita merkato.

2. Optimigo de la Fabrikada Procezo

La fabrikada procezo por H13-ŝtalo implikas komencan refandadon de elektroslago, sekvata de varmiga forĝado, poste malvarmiga kalcinado, kaj fine malglata maŝinado.

2.1 Industria fandado

Sekvante la preparmetodon proponitan de Ni Zhuowen et al., prototipo de H13-ŝtalo estis fabrikita uzante produktadprocezon, kiu inkluzivis antaŭfandadon de la ŝlagŝargo, arko-iniciaton, fandadon, ŝrump-kompensan traktadon, malvarmigon per malŝalto, kaj malmuldadon. La muldilo havis krisolo-diametron de 480 mm kaj nominalan kapaciton de 2 tunoj. La ŝlagsistemo konsistis el kvar-komponenta miksaĵo enhavanta 65% kalcian fluoridon, 15% aluminon, 15% kalcian oksidon, 5% magnezian oksidon, kaj ne pli ol 0.8% silicion, kun fandita ŝlagalto de proksimume 155 mm.

2.2 Hejtado Forĝado

La kerna procezo de H13-gisado per ŝtalpremŝtalo implikas la uzon de plasta deformado por fragmenti karbidajn dendritojn ene de la ŝtala orbriko, eliminante ilian ĉenforman aranĝon en apartigaj zonoj, tiel atingante strukturan ekvilibron kaj plifortigante lateralan kaj longitudan reziston al frakasoj. Dum la antaŭforĝa varmiga stadio, unuforma varmigo de la fandita slabo devas esti certigita; tial, la varmiga daŭro kaj la averaĝa zona temperaturo devas esti strikte kontrolitaj ene de 1220–1240 °C. Ĉiuj surfacaj fendetoj sur la forĝitaĵo devas esti rapide forigitaj. Kvar-ŝtupa kruda tirprocezo sekvata de KD-tirprocezo estas uzata, kun forĝa proporcio superanta 6 por plibonigi kernan deformadon kaj certigi materialan densecon kaj unuforman mikrostrukturon. La fina forĝa temperaturo devas esti rigore konservata je ne malpli ol 850 °C por malhelpi surfacajn fendetojn, precipe ĉe randoj kaj anguloj. Paŝa malvarmiga metodo estas aplikata por redukti la forĝadan temperaturon al ĉambra temperaturo, kun strikta kontrolo de la malvarmiga procezo por minimumigi internan streĉon kaj deformadon, tiel plilongigante la servodaŭron de la forĝilo.

2.3 Kalcinado kaj Varmotraktado

Por prepari por postaj varmotraktaj procezoj kaj malhelpi streĉgeneradon dum forĝado, unue oni devas efektivigi kalcinan proceduron. Antaŭ sferoidiga kalcinado, la forĝa temperaturo devas esti konservata super 500 °C. Normaliga kaj ultra-fajna grentraktado estas necesa antaŭ kalcinado, kun la tentemperaturo kontrolita inter 1020–1040 °C kaj la malvarmiĝa rapido konvene reguligita. Ĉi tiu procezo celas rafini la grenstrukturon, samtempe efike reduktante apartigon kaj interkonektajn karbidojn en la forĝa krudaĵo, certigante unuforman mikrostrukturon. Dum sferoidiga kalcinado, la temperaturo devas esti agordita inter 850–870 °C por faciligi karbidan reguligon kaj mikrostrukturan rafinadon. Paŝa malvarmiga kaj temperatur-kontrolita kalcinada metodo estas uzata por prepari por la fina varmotraktado.

La varmotraktada procezo inkluzivas malvarmigon kaj duarangan revenigon. Unue, la materialo estas antaŭvarmigita dum 10 minutoj je 790°C ± 15°C, poste varmigita dum 10 minutoj je 1010°C ± 5°C, sekvata de olea malvarmigo. Poste, ĝi estas tenata je 550°C ± 6°C dum 2 horoj antaŭ ol sperti du revenigajn ciklojn. Por la kalcinitaj specimenoj de muldila ŝtalo, malmoleco-mezuradoj estis prenitaj ĉe kvin punktoj sur ĉiu kerno kaj surfaco uzante Brinell- kaj Rockwell-malmoleco-testilojn, kun la averaĝaj valoroj registritaj; la rezultoj estas prezentitaj en Tabelo 3. Kiel montrite en Tabelo 3, post kalciniĝo, la specimenoj atingis malmoleco-valorojn konformajn al kaj la nacia normo (≤ 229 HBW) kaj la NADCA-normo (≤ 235 HBW), kun minimuma malmoleco-diferenco inter la surfaco kaj kerno-regionoj.

2.4 Malglata maŝinprilaborado

Post la kalcina traktado, inspektu la produkton por certigi, ke ĝia mikrostrukturo restas sendifekta sen fendetoj aŭ aliaj difektoj. Poste, faru tornilmaŝinadon uzante grandan tranĉprofundon kaj furaĝrapidecon — tipe 3–5 mm en tranĉprofundo kaj 0,3–0,5 mm en furaĝrapideco (r^-1), kun tranĉrapideco de 100–150 m/min. Post-maŝinada purigado kaj rustopreventado estas necesaj.

3. Organiza Unuformeco

3.1 Alt-pligrandiga histo

Unu specimeno estis kolektita ĉe la centro de la muldilŝtalo kaj alia ĉe duono de ĝia radiuso; ĉi tiuj tri specimenoj reprezentas ĉiujn direktojn de forĝado. La specimenoj estis koroditaj uzante 4%-an nitratan acido-alkoholan solvaĵon, sekvate de 500 kalcinaj mikrostrukturaj analizoj kaj 50 striaj apartigtestoj, kun la testaj surfacoj tenataj paralelaj al la primara deforma direkto. Ĉi tiu orientiĝo certigas, ke post-korodaj grenlimoj kuŝas pli malalte relative al grencentroj, kreante kanelojn favorajn al detala mikrostruktura analizo. La kalcinaj apartigtestoj montris altan mikrostrukturan homogenecon, indikante, ke la muldilŝtalaj blokiloj spertis efikan elektroslagan refandon, forĝadon kaj varmotraktadon. Mikrostruktura analizo rivelis, ke ĉiuj tri specimenoj montris sferoidigitajn perlitajn strukturojn sen eŭtektaj karbidoj sur la matrico, kun fajnaj kaj unuforme distribuitaj sekundaraj karbidaj partikloj. Pro la grandaj dimensioj de la forĝadoj, ŝanĝiĝantaj malvarmiĝrapidecoj dum post-forĝa malvarmigo rezultigis apartajn mikrostrukturajn variojn: pli rapide malvarmigitaj surfacoj formis malpli da kaj pli fajnajn karbidojn, montrante pli malaltan sferoidigon kompare kun la kerna regiono.

3.2 Malalt-pligrandiga histo

Laŭ naciaj normoj, la malvarma acida gravura metodo devas esti uzata por trakti varmegan ŝtalon, sekvata de malalt-pligrandiga mikrostruktura ekzameno. La specimenoj estis mergitaj en 30%-amonia persulfata akva gravura solvaĵo dum ĉirkaŭ 5 minutoj, poste plene ellavitaj per akvo kaj tuj purigitaj per medicina alkoholo, antaŭ ol sperti lupeon kaj vidan inspektadon. Neniuj metalurgiaj difektoj kiel videbla tavoliĝo, vezikoj, blankaj makuloj aŭ fendetoj estis observitaj, nek problemoj kiel centra poreco aŭ orbrika apartigo estis detektitaj, kiel montrite en Figuro 1. Ĉi tio atribuiĝas al la ekstreme rapida solidiĝa rapideco de fandita ŝtalo dum forĝado, kiu rezultigas fajnajn dendritojn, kiuj certigas unuforman mikrostrukturon, dum varioj en la kristala kreskoorientiĝo minimumigas centran porecon kaj apartigon. Sekve, ŝtalo submetita al elektroslaga refandado montras superan mikrostrukturan homogenecon kaj densecon kompare kun konvenciaj gisitaj orbrikoj.

3.3 Analizo de Grengrandeco

La specimenoj de ŝtalo H13 spertis gradigitan varmotraktadon per malvarmigo je temperaturo de 1010 °C. Poste, korodotestado pri grenograndeco estis farita por efektivigi la gradigon. La gradiga procezo uzis bildanalizajn teknikojn uzante specialigitan programaron por prilabori kaj interpreti bildojn akiritajn de metalografiaj kaj elektronaj mikroskopoj, kalkulante ŝlosilajn parametrojn kiel grenareo kaj perimetro por determini grenograndecon.

Figuro 2 montras bildojn akiritajn per metalografiaj kaj elektronaj mikroskopoj. Observaĵoj rivelas, ke la specimenoj de muldila ŝtalo montras ĉefe fajnajn grajnojn, kun malgranda nombro da pli grandaj grajnoj ĉeestantaj. La grajngrandeco en la fajngrajnaj regionoj atingas Gradon 8, plenumante la minimuman postulon de la NADCA-normo de Grado 7 por grajngrandeco. Ĉi tiu plibonigo rezultas de la elektroslaga refandadprocezo, sekvata de forĝado kun alta forĝproporcio kaj varmotraktado, kiu signife reduktis la grajngrandecon kaj plene rafinis la karbidajn strukturojn.

4 Konkludo

Por plibonigi la mikrostrukturan homogenecon de H13-muldŝtalo post forĝado, ĝia kemia konsisto estis optimumigita kaj la fabrikada procezo rafinita. La forĝa proceduro por H13-muldiloj estis zorgeme desegnita, uzante elektroslagan refandan fornon por produkti la muldilŝtalon, sekvata de kalcinado kaj varmotraktado. Postaj testoj rivelis, ke la elektroslaga refandita H13-muldilŝtalo montras superan mikrostrukturan homogenecon kaj densecon kompare kun konvenciaj muldilgisŝtalaj orbrikoj, kun signifaj plibonigoj observitaj en la mikrostrukturo ĉe malalta pligrandigo.