H13 պողպատը ցուցաբերում է բարձր կարծրացում, գերազանց մաշվածության և ջերմակայունություն, պահպանելով համեմատաբար բարձր կարծրություն և ամրություն 600°C-ից ցածր ջերմաստիճաններում, զուգորդված գերազանց ցրտահարության և տաքության նկատմամբ հոգնածության դիմադրողականության և լավ ջերմաստիճանային կայունության հետ։ Այն լայնորեն օգտագործվում է ալյումինի, պղնձի և դրանց համաձուլվածքների համար նախատեսված ձուլման կաղապարներում՝ ապահովելով զգալի տնտեսական օգուտներ։ Այնուամենայնիվ, ընկերության կողմից արտադրված H13 մոդուլները փորձնական արտադրության ընթացքում ցուցաբերել են մակերեսային ճաքեր, թերի գնդաձևացում և անհավասար միկրոկառուցվածք։ Այս հոդվածը ներկայացնում է բարձր ջերմաստիճանային նորմալացման, որին հաջորդում է գնդաձև թրծման գործընթացը՝ մոդուլի որակը բարելավելու և միատարր միկրոկառուցվածք ստանալու համար։

1. Նախատիպի մշակման գործընթացում հայտնաբերվել են խնդիրներ։

Փորձարարական մոդուլը պատրաստված էր H13 պողպատից՝ 400 մմ × 1000 մմ × 3000 մմ չափսերով, իսկ վերջնական կռման ջերմաստիճանը կազմել է մոտավորապես 950°C: Ժամանակին կռման հետջերմային մշակման բացակայության պատճառով, սենյակային ջերմաստիճանում օդային սառեցումից հետո մակերեսային ճաքեր են առաջացել, որոնք տարածվել են մոդուլի ներքին մաս: Վերլուծությունը ցույց է տվել, որ H13 պողպատը կարծրացվող պողպատ է, ինչը նշանակում է, որ դրա մարտենսիտային կառուցվածքը ձևավորվում է օդային սառեցման ընթացքում: Կռման հետջերմային սառեցման գործընթացի ընթացքում առաջացած մեծ միկրոկառուցվածքային լարվածությունը հանգեցրել է մոդուլի մակերեսային ճաքերի առաջացմանը:

Ճաքերի առաջացումը կանխելու համար H13 պողպատե մոդուլները կռելուց հետո անմիջապես ենթարկվել են վառարանում դանդաղ սառեցման, որին հաջորդել է գնդաձև թրծումը: Գնդաձև թրծումից հետո մոդուլի կարծրությունը չափվել է Բրինելի կարծրության չափիչով. փորձարկվել են երեք նմուշ, որոնցից յուրաքանչյուրում կարծրության չափումները կատարվել են ութ կետում (տե՛ս աղյուսակ 1): Ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 1-ում, կարծրությունը ընդհանուր առմամբ համապատասխանում էր պահանջներին, սակայն միատարրությունը անբավարար էր կարծրության զգալի տատանման պատճառով, որտեղ առանձին կետերը գերազանցում էին նշված սահմանը (≤220 HB): Մոդուլների մետաղագրական վերլուծությունը բացահայտել է միկրոկառուցվածքը, ինչպես պատկերված է նկար 1-ում:

Նկար 1-ը ցույց է տալիս միկրոկառուցվածքը իզոթերմային գնդաձև թրծումից հետո, որտեղ գնդաձև թրծման գործընթացը բաղկացած է բարձր ջերմաստիճանի փուլից՝ 870°C ջերմաստիճանում՝ 8 ժամ, և ցածր ջերմաստիճանի փուլից՝ 730°C ջերմաստիճանում՝ 14 ժամ: Նկար 1(ա)-ում ակնհայտ է կարբիդային ցանցի խիստ տարանջատումը և հատիկների զգալի խառնումը: Նկար 1(բ)-ն ցույց է տալիս առատ ցրված կարբիդային մասնիկներ, ինչը ցույց է տալիս, որ գնդաձև թրծման էֆեկտը համապատասխանում է նախատեսված նպատակին. սակայն տարանջատումը մնում է ակնհայտ, որոշ կարբիդներ ձևավորում են ցանցանման բաշխում, որը նվազեցնում է գնդաձև թրծման արդյունավետությունը այդ շրջաններում: Ցանցային կարբիդները լուրջ ռիսկեր են ներկայացնում ձուլածո պողպատի համար, քանի որ դրանք հեշտությամբ ծառայում են որպես ճաքերի աղբյուրներ սպասարկման ընթացքում, ինչը հանգեցնում է նյութի փչացման: Հետևաբար, նման կարբիդային ցանցերը պետք է վերահսկվեն ընդունելի սահմաններում: Այս ուսումնասիրությունը H13 պողպատի խմբաքանակը, որը ցուցաբերում էր կարբիդային խիստ տարանջատում, ենթարկել է բարձր ջերմաստիճանային նորմալացման, որին հաջորդել է իզոթերմային գնդաձև թրծումը՝ այս պայմաններում դրա միկրոկառուցվածքի բարելավումը գնահատելու համար:

2 Փորձարարական նյութեր և մեթոդներ

Սպեկտրալ վերլուծության համար խիստ տարանջատում ցուցաբերող մոդուլներից վերցվել են փոքր նմուշներ. դրանց քիմիական կազմը ներկայացված է աղյուսակ 2-ում: Այս H13 պողպատի քիմիական կազմը համապատասխանում է GB/T 1299–2000 «Լեգիրված գործիքային պողպատ» ստանդարտին: Մոդուլները բաժանվել են երեք խմբի և ենթարկվել են բարձր ջերմաստիճանի նորմալացման 970°C ջերմաստիճանում՝ համապատասխանաբար 5, 7 և 10 ժամ պահպանման ժամանակներով: Ջերմային մշակման գործընթացը բաղկացած էր բարձր ջերմաստիճանի նորմալացումից (օդային սառեցմամբ), որին հաջորդում էր իզոթերմ սֆերոիդային թրծումը: Իզոթերմ սֆերոիդային թրծման պարամետրերն էին՝ բարձր ջերմաստիճանի փուլ 870°C ջերմաստիճանում՝ 8 ժամ, և ցածր ջերմաստիճանի փուլ 730°C ջերմաստիճանում՝ 14 ժամ: Բարձր ջերմաստիճանի նորմալացման ժամանակի մոդուլների միկրոկառուցվածքի վրա ազդեցության հիման վրա մշակվել է ջերմային մշակման նոր գործընթաց:

5 ժամ բարձր ջերմաստիճանային նորմալացումից հետո, տարանջատման աստիճանը (տե՛ս նկար 2(ա)) ցույց տվեց զգալի բարելավում նկար 1-ի համեմատ, չնայած տարանջատումը դեռևս պահպանվում էր: Երբ նորմալացման պահպանման ժամանակը երկարաձգվեց մինչև 7 ժամ, տարանջատումը գործնականում վերացավ. սակայն կարբիդային ցանցը մնաց համեմատաբար տարբեր՝ մանր երկրորդային կարբիդային ցանցերը լիովին լուծվեցին մատրիցի մեջ աուստենիտացման գործընթացի ընթացքում, մինչդեռ կոպիտ կարբիդային ցանցերը մնացին անլուծելի՝ ընկնելով անհամապատասխան կատեգորիայի մեջ՝ ըստ Հյուսիսային Ամերիկայի ձուլման ասոցիացիայի ստանդարտների: Պահման ժամանակը մինչև 10 ժամ երկարաձգելը վերացրեց կարբիդային ցանցերի մեծ մասը՝ թողնելով միայն սկզբնապես կոպիտ կարբիդային ցանցերը: Հետագա գնդաձև թրծման արդյունքում ստացվեց ավելի միատարր գնդաձև միկրոկառուցվածք, որը նյութին շնորհեց AS4 կարգը՝ համաձայն Հյուսիսային Ամերիկայի ձուլման ասոցիացիայի ստանդարտների և համապատասխանեցրեց ընդունման չափանիշներին: Վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ բարձր ջերմաստիճանային նորմալացումը արդյունավետորեն վերացնում է տարանջատումը և բարելավում է կարբիդային ցանցերի ձևաբանությունն ու բաշխումը: Պահման ժամանակի աճին զուգընթաց կարբիդային մասնիկները աստիճանաբար լուծվում են, ինչը հանգեցնում է տարանջատման և կարբիդային ցանցերի աստիճանական վերացմանը, դրանով իսկ զգալիորեն բարելավելով նյութի միկրոկառուցվածքը:

Կռելուց հետո H13 պողպատը հակված է կոպիտ հատիկների առաջացմանը՝ չափազանց բարձր վերջնական կռման ջերմաստիճանի և դանդաղ սառեցման արագության պատճառով: Որպես հիպերևտեկտոիդ պողպատ, H13-ը դանդաղ սառեցման ընթացքում ցուցաբերում է ցանցանման երկրորդային կարբիդային նստվածք, և դրա բարձր համաձուլվածքի պարունակությունը անխուսափելիորեն հանգեցնում է նյութի տարանջատման: H13 պողպատե մոդուլների կռումից հետո միկրոկառուցվածքը բարելավելու համար խորհուրդ է տրվում բարձր ջերմաստիճանի նորմալացման մշակում՝ միատարր միկրոկառուցվածք ստանալու համար:

Ցանցաձև կարբիդները հեռացնելու համար նախապատրաստուկը պետք է տաքացվի մինչև երկրորդային կարբիդները լուծելու համար բավարար ջերմաստիճան։ Սակայն, գնդաձև թրծման ջերմաստիճանը (870 °C) բավարար չէ այս լուծարումն իրականացնելու համար։ Հետևաբար, առանց բարձր ջերմաստիճանի նորմալացման, կարբիդային ցանցը դժվար է հեռացնել, և տարանջատումը չի կարող բարելավվել, ինչի արդյունքում H13 մոդուլը չի ​​համապատասխանում չափանիշներին։ Բարձր ջերմաստիճանի նորմալացումից հետո մանր կարբիդային մասնիկները լիովին լուծվում են մատրիցայի մեջ, կարբիդային ցանցը աստիճանաբար մաքրվում է մինչև կոտրվելը, և միկրոկառուցվածքը դառնում է ավելի միատարր։ Նորմալացման պահպանման ժամանակահատվածից հետո արագ օդային սառեցումը կանխում է ցանցաձև երկրորդային կարբիդների առաջացումը։ Հետագայում, գնդաձև թրծումը նպաստում է մատրիցից միատարր ցրված կարբիդների աճին գնդաձև կառուցվածքների մեջ, դրանով իսկ բարելավելով թրծված միկրոկառուցվածքը։

Ամփոփելով՝ կռումից հետո դանդաղ սառեցումը հանգեցնում է կոպիտ միկրոկառուցվածքների և ցանցային կարբիդների առաջացմանը, մինչդեռ բարձր ջերմաստիճանի նորմալացումը բարելավում է ինչպես ցանցային կարբիդները, այնպես էլ նյութի տարանջատումը: Հետևաբար, թրծման միկրոկառուցվածքը կարող է օպտիմալացվել երկու մոտեցմամբ՝ կռումից հետո համապատասխան արագ սառեցում, որին հաջորդում է բարձր ջերմաստիճանի նորմալացումը և վերջնական գնդաձև թրծումը: Այս օրինակների վերլուծության հիման վրա սահմանվել է օպտիմալ գործընթացը, ինչպես ցույց է տրված նկար 3-ում: Կռծումից հետո նյութը օդային սառեցմամբ է իրականացվում և որոշ ժամանակով պահվում է Ms կետից վերև՝ մարտենսիտային փոխակերպումը կանխելու համար, որին հաջորդում են բարձր ջերմաստիճանի նորմալացումը և իզոթերմ գնդաձև թրծումը: Նկար 4-ը պատկերում է այս նոր գործընթացով ստացված միկրոկառուցվածքը, որը ցույց է տալիս բարձր նշանակալի գնդաձևացում՝ 95%-ից բարձր գնդաձևացման արագությամբ և մոտավորապես 7-րդ աստիճանի հատիկի չափսերով: Հյուսիսամերիկյան ձուլման ասոցիացիայի ստանդարտների համաձայն՝ AS1 դասակարգված արտադրանքը դրական արձագանք է ստացել հաճախորդների կողմից:

4 Եզրակացություն

1) H13 պողպատի դանդաղ հետկռման սառեցումը հանգեցնում է ցանցանման կարբիդային նստվածքի առաջացմանը: Որքան դանդաղ է սառեցման արագությունը, այնքան ավելի ցայտուն է դառնում կարբիդային ցանցը: Չնայած հետագա նորմալացումը կարող է բարելավել սա, որոշ աննորմալ միկրոկառուցվածքներ մնում են մատրիցում և դժվար է վերացնել: Բացի այդ, դանդաղ սառեցումը հանգեցնում է աննորմալ մեծ հատիկների չափերի, որոնք ժառանգական են և դժվար է հետագայում զտել:

2) Բարձր ջերմաստիճանի նորմալացումը բարելավում է H13 պողպատի հետ-կռման միկրոկառուցվածքում առկա տարանջատումը և ցանցային կարբիդները: Որոշակի ժամանակահատվածում միկրոկառուցվածքի բարելավումն ավելի ցայտուն է դառնում նորմալացման պահպանման ժամանակի աճին զուգընթաց:

3) Կռելուց հետո H13 պողպատը սառեցվում է օդով՝ Ms ջերմաստիճանից բարձր, այնուհետև ենթարկվում է բարձր ջերմաստիճանային նորմալացման, ինչի արդյունքում ստացվում է ավելի միատարր և ցրված գնդաձև կառուցվածք՝ գերազանց գնդաձևացման ազդեցությամբ։