V-EPC表面合金化及其在导卫板生产中应用的研究
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摘要
本课题以生产高质量的轧机导卫板为切入点，较系统的研究了V-EPC表面合金化及其应用技术。导卫板本体为ZG40Cr，利用正交试验法探讨粘接剂种类、合金粉颗粒度、合金膏块厚度、助熔剂种类对表面合金化效果的影响，寻求合金膏块各种工艺因素的最佳组合；在确定合金膏块工艺之后，探讨了浇注温度、负压真空度对表面合金化效果的影响；并较详细的研究了合金膏块中碳、铬、镍、钼、硼五元素对导卫板表面合金层成分、组织、性能的影响，确定了最佳的合金膏块成分。同时结合导卫板实际工况，进行了复合材料的抗激冷激热性能、高温抗氧化性能与高温组织稳定性能的研究。最后对V-EPC表面合金化过程进行了热力学与动力学分析。
试验结果表明：采用负压实型铸造(V-EPC)进行复合材料导卫板的生产有利于提高合金层表面质量。这种工艺比采用其它表面合金化方法制造的导卫板所产生的缺陷明显减少，并且合金层组织均匀。
试验研究表明：采用V-EPC铸造复合材料导卫板，最佳的合金膏块工艺组合为：粘结剂为硅酸乙酯，助熔剂为4％硼砂，合金粉粒度为100目(0.154mm)左右，合金膏块厚度为3mm左右：最佳V-EPC铸造工艺因素为：浇注温度为1550℃左右，负压真空度为0.03-0.05MPa。其合金膏块成份为含碳2.0％、含铬45％、含镍12％、含钼0.6％、含硼0.6％左右。
对V-EPC表面合金化工艺制造的表面合金化导卫板耐热性能的研究表明：表面复合导卫板具有良好的耐热性能，其高温抗氧化性能与高铬铸铁基本相当，其抗激冷激热性能为高铬铸铁的3-4倍。表面合金化导卫板具有良好的高温稳定性，在正常使用温度800℃时，基本能保持较为稳定的组织形态，此时仍能保证导卫板正常工作。到900℃时，将会有较高硬度的二次碳化物Mo_2C在奥氏体基体中析出，它不但不影响导卫板的正确使用，反而有利于导卫板在高温下保持较为良好的耐磨性。
In this paper, Surface alloying process by V-EPC and application technique on guide were studied systematically, the base metal is ZG40Cr. To obtain optimal collocation of alloy coating process factor, the effect of specials of binder, alloy powder grain size, thickness of alloy coating, and fluxing agent on surface alloying were discussed with orthogonal experiment. After ascertained the alloy coating process factor, the effect of pouring temperature and vacuum on surface alloying were studied. To obtain the suitable alloy powder composition, effect of the content of carbon, chromium, nickel, molybdenum, and boron on the composition,microstructure, and performance of alloy layer were studied in detail. At the same time, the spalling resistance, inoxidizability and structure stability property of composite guide were studied at high temperature. Finally, the analysis of thermodynamics and dynamics were conducted during surface alloying.
The results show that making the composite guide by V-EPC process is in favor of improving the surface qualities of alloy layer, the defects are reduced in evidence and the microstructure of alloy layer become more uniform.
The results show that the suitable alloy coating process is as follows: binder is ethyl silicate,
fluxing agent is 4% boron, grain size of alloy powder is 100#(0.154mm), thickness of alloy coating is Smm.the suitable V-EPC process factor is as follows: pouring temperature is 1550℃, vacuum degree is 0.03-0.05MPa.the suitable alloy powder composition is about 2.0% carbon, 45% chromium, 12% nickel, 0.6% molybdenum, and 0.6% boron.
The research on surface alloying guide in V-EPC process shows that surface alloying guide have excellent heat-resistant property, the spalling resistance is 3-4 times of high-chromium cast iron and inoxidizability is equal to high- chromium cast iron. Surface alloying guide has well structure stability at high temperature. At about 800 ℃,the basic stable microstructure can be held , the normal using can be ensured .Even at 900℃ , MoiC that have upper hardness began to separate out in austenitic matrix, which will not affect the normal using of guide ,even helps to improve the wear-resistant property at high temperature.
试验结果表明：采用负压实型铸造(V-EPC)进行复合材料导卫板的生产有利于提高合金层表面质量。这种工艺比采用其它表面合金化方法制造的导卫板所产生的缺陷明显减少，并且合金层组织均匀。
试验研究表明：采用V-EPC铸造复合材料导卫板，最佳的合金膏块工艺组合为：粘结剂为硅酸乙酯，助熔剂为4％硼砂，合金粉粒度为100目(0.154mm)左右，合金膏块厚度为3mm左右：最佳V-EPC铸造工艺因素为：浇注温度为1550℃左右，负压真空度为0.03-0.05MPa。其合金膏块成份为含碳2.0％、含铬45％、含镍12％、含钼0.6％、含硼0.6％左右。
对V-EPC表面合金化工艺制造的表面合金化导卫板耐热性能的研究表明：表面复合导卫板具有良好的耐热性能，其高温抗氧化性能与高铬铸铁基本相当，其抗激冷激热性能为高铬铸铁的3-4倍。表面合金化导卫板具有良好的高温稳定性，在正常使用温度800℃时，基本能保持较为稳定的组织形态，此时仍能保证导卫板正常工作。到900℃时，将会有较高硬度的二次碳化物Mo_2C在奥氏体基体中析出，它不但不影响导卫板的正确使用，反而有利于导卫板在高温下保持较为良好的耐磨性。
In this paper, Surface alloying process by V-EPC and application technique on guide were studied systematically, the base metal is ZG40Cr. To obtain optimal collocation of alloy coating process factor, the effect of specials of binder, alloy powder grain size, thickness of alloy coating, and fluxing agent on surface alloying were discussed with orthogonal experiment. After ascertained the alloy coating process factor, the effect of pouring temperature and vacuum on surface alloying were studied. To obtain the suitable alloy powder composition, effect of the content of carbon, chromium, nickel, molybdenum, and boron on the composition,microstructure, and performance of alloy layer were studied in detail. At the same time, the spalling resistance, inoxidizability and structure stability property of composite guide were studied at high temperature. Finally, the analysis of thermodynamics and dynamics were conducted during surface alloying.
The results show that making the composite guide by V-EPC process is in favor of improving the surface qualities of alloy layer, the defects are reduced in evidence and the microstructure of alloy layer become more uniform.
The results show that the suitable alloy coating process is as follows: binder is ethyl silicate,
fluxing agent is 4% boron, grain size of alloy powder is 100#(0.154mm), thickness of alloy coating is Smm.the suitable V-EPC process factor is as follows: pouring temperature is 1550℃, vacuum degree is 0.03-0.05MPa.the suitable alloy powder composition is about 2.0% carbon, 45% chromium, 12% nickel, 0.6% molybdenum, and 0.6% boron.
The research on surface alloying guide in V-EPC process shows that surface alloying guide have excellent heat-resistant property, the spalling resistance is 3-4 times of high-chromium cast iron and inoxidizability is equal to high- chromium cast iron. Surface alloying guide has well structure stability at high temperature. At about 800 ℃,the basic stable microstructure can be held , the normal using can be ensured .Even at 900℃ , MoiC that have upper hardness began to separate out in austenitic matrix, which will not affect the normal using of guide ,even helps to improve the wear-resistant property at high temperature.
引文
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