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碳化钨注渗钢基初级耐磨合金产品(简称 WCP)

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碳化钨注渗钢基耐磨产品(WCP

WCP是将WC注渗进钢基体表层内,改动了钢基表层内的成份和构造。WC与钢基体构成冶金联合,在表层中各自浓度成梯度变革,没有微观界面,构成了特别的构造布局(详识趣理章中的图一,图二和图三),构成了一系列的特别功能。

1、  神奇的耐磨功能 

布局钢、合金东西钢、不锈钢等金属质料,颠末离子注渗WC改性后耐磨性都能进步3-15倍。布局钢中的Q235Q345经过注渗WC改性,其耐磨性比原Q235Q345钢都能进步4倍以上。低合金布局钢,如20CrMo20CrMnTi38CrMoAl40Cr42CrMo等,注渗WC后,都能进步利用寿命4-6倍,比渗碳热处置、离子氮化等改性钢以及贝氏体耐磨钢进步寿命三倍以上。合金东西钢(不含高速钢)如Cr29CrSiCr12Cr12MoV4Cr5MoSiV1等,注渗WC后利用寿命比原淬回炽热处置东西钢的利用寿命进步4-15倍,比堆焊、喷涂、激光熔敷耐磨质料进步3倍以上。很多工况下,WC改性的东西钢则能取代高速钢,其利用寿命还比淬硬高速钢进步3倍以上。种种不锈钢注渗WC后,利用寿命有很大差异,奥氏体及双向不锈钢注渗WC后的利用寿命进步24倍;马氏体不锈钢注渗WC后利用寿命比该钢材热处置后的利用寿命进步4-10倍。差别的钢材注渗WC后硬度进步量不相反,有的钢材注渗WC后,硬度没有分明进步,耐磨性仍旧很高。注渗WC钢基体选用有淬硬才能的钢材比不克不及硬化的钢材利用寿命更高。在能硬化的钢材中,硬化后基体硬度HRC>50,基体硬度越高,WC的抗磨本事就发扬得越充实,耐磨性越高。总之,不管什么钢材颠末高能离子注渗WC后,耐磨性都有大幅度进步,由于表层有WC“盔甲”把关,使很多由表及里的磨损若何怎样不得!

经上千客户实践利用证明:在种种差别工况下,WCP都具有神奇的耐磨功能。在某些工况下,WCP的耐磨性介于代价昂贵的高速钢与硬质合金之间。它在耐磨质料的选择平台中已占据了紧张地位。

2、较高的耐热抗磨功能

从高温到低温,可供利用的钢材有合金布局钢、合金东西钢、高速钢、不锈钢、耐热钢等。假如在低温下利用,还要接受猛烈的磨损,可供选择的耐热抗磨的钢材比力少。如Cr25Ni20Si2可耐热1000。但它在水泥反转展转窑的熄灭器中不耐磨。4Cr5MoSiV1,3Cr2W8V等可在800下利用,也有肯定耐磨性,但在热锻模、压铸模、轧钢导卫轮中利用寿命又不高。WCP具有较高的红硬性、热强性和急冷急热波动性,具有耐热又抗磨的双重功效。WCP在冶金烧结厂热筛、轧钢厂的导卫轮、水泥厂的熄灭器、铝金属压铸模、热锻模、低温风机叶片等方面已取得普遍使用。少量理论证明,与原用耐热钢材相比力,仍接纳原用钢材注渗WC后,在800℃以下温度利用寿命可进步36倍,800-1000下利用可进步31倍。

3、出色的综协力学功能

钢铁质料颠末WC改性后,表层硬度的进步随所选钢基材差别而差别,硬度进步值在HRC3-10之间;耐磨性进步315倍。很多钢种外表硬度不进步耐磨性还是进步多少倍。改性层的抗拉强度均匀进步50%以上;断裂强度、委顿强度以及红硬性、热强性比钢基体都有大幅度进步。工件的韧性根本由所选钢基材决议的。因而WCP完成了耐磨性、强韧性、耐热性以及抗委顿、抗打击性的公道组合,对质料力学功能要求差别的抗磨零部件都具有普遍的功能顺应性。

4、    广泛实用的工艺功能

WCP消费工艺是:以钢铁为原质料,经机器加工制造出种种外形的零部件,经过高能离子注渗技能,在这些零部件必要耐磨的外表注渗进WC,构成高耐磨的WCP

(1)          但凡钢材制成的零部件都能改性成WCP,耐磨性都能进步许多。WCP对钢基材选择范畴更广,机动性更大。还可用低级钢材取代初级钢材。

(2)          WCP的外形不受限定,工件尺寸范畴较宽,特大型零部件可经过焊接组装消费。零件注渗WC的地位可按客户要求举行,对客户不必要抗磨的部位,可以少渗或不渗WC

(3)          零部件注渗WC时不毁坏外表粗度,也不在表面面增长厚度。通常钢基材厚度在15mm以内就能到达高耐磨结果,加重了磨损件的分量。原用堆焊、喷涂、激光熔敷工艺消费的零部件,如改用WCP,必需把零件尺寸缩小到终极尺寸。

由于猛烈磨损面磨损很快,在设计时尺寸和形位公役就比力大,这些零件注渗WC后,注渗面无需精加工。对尺寸和形位公役要求很严的磨损面或别的组立拆卸面,可在注渗WC落伍行大批精加工取得。对一些主渗面不加工,非主渗面必需在注渗WC落伍行车削、铣削或螺纹等加工的,在注渗WC时对该零件不举行热处置硬化,待加工后再举行外表热处置硬化即可。

WCP次要用处  

碳化钨注渗钢基耐磨产品(WCP

WCP综合功能好,又分外耐磨。它实用于种种蒙受激烈磨损的机电产品和机器设置装备摆设,这些产品次要会合在冶金、建材、动力、化工、机器、轻工、交通、军工等行业。已往这些行业在激烈磨损场合找不到符合的耐磨质料,只好冤枉求用,以数代质,寿命最短的只要几小时,寿命长的也不凌驾1~2年。这些机电产品的耐磨零部件改用WCP后,其寿命都进步了几倍到几十倍,结果令宽大客户感触神奇。

一、 冶金行业:

WCP在冶金烧结体系的溜槽衬板、筛板、风机叶片、除尘弯管、刮刀;炼铁体系的受料漏斗、布料器、放散阀、喷煤管;轧钢体系的导卫轮、改变辊、导卫板、切分轮、保送辊耐磨套以及矿山采掘、选矿、焦化体系的易损件中失掉了普遍使用。如某公司日处置料万吨的400m2烧结机中的种种溜槽,原用16Mn板堆焊10mm耐磨层,利用寿命只要100天,改用16Mn注渗WC后,利用寿命进步到400天;某轧钢厂高速线材轧机线上的切分轮,原用W6Mo5Cr4V2高速钢制造,过钢量不到1500T,接纳合金东西钢注渗WC,均匀过钢量凌驾4500T;某轧钢厂原用导卫轮在第八架轧机利用,过钢量不凌驾5000T,改用注渗WC工艺后,第八轧机上导卫轮过钢量均匀到达28500T

二、水泥行业:

水泥消费历程中,质料和燃料量大、物硬、速率快,设置装备摆设磨损严峻。设置装备摆设中很多易损件零部件已改用WCP。如立磨扇形护板、导流护板、拉杆护套;辊压机中的布料器、挡料板、溜管;高效选粉机中的选粉壳体、叶片、撒料盘、旋风筒;熄灭器煤风管中的进煤管、上下壳体、耐磨套、表里喷头、菱形支持板;两头料仓收支口溜槽、料斗;高速提拔机、链斗机、取料机中转动轴承、轴套;煤粉制造和保送体系的异径管、弯管;风机及收尘体系的弯管、楔形管、梯形板、低温风机叶片等。其利用寿命都比原用耐磨质料进步3-15倍。一样平常国产立磨的外护板,接纳等离子堆焊耐磨层,利用寿命不到4个月,改用WCP利用寿命到达二年。高效选粉机叶片改用WCP后比原喷涂耐磨层的叶片进步寿命5倍。反转展转窑熄灭器的煤风管,改用WCP后比原来堆焊、喷涂的煤风管进步寿命3倍以上。

三、动力行业:

燃煤发电厂给煤机、排粉风机、引风机、熄灭器、收尘器、煤灰分级机、灰渣泵以及灰渣管道、阀门等;煤炭行业的煤矿掘进、采煤、输煤、洗选及煤炭深加工设置装备摆设;煤油行业的钻机、采油机、泥浆泵、井控机器等。这些设置装备摆设都存在磨损快、寿命短的题目,必要接纳新型耐磨质料举行更新换代。WCP为动力行业提供了新的初级耐磨质料的选择平台。如某电厂利用的耐磨球阀,改用WCP进步寿命4倍。煤矿坑道支护工程中利用的预应力锚索张拉设置装备摆设中的锁片和刀片,已往为钢件渗碳处置,耐磨性不敷,改用WCP后锁片和刀片寿命进步5倍以上。某采煤团体的采煤连采机截齿刀体,注渗WC后使截齿进步寿命4倍以上。某油田采油机轴套接纳WCP后利用寿命进步5倍以上。

四、轻工行业

轻工行业的塑料、橡胶、陶瓷、玻璃、造纸、烟草、餐饮、家用电器、五金等机器中的很多零部件都必要耐磨,接纳WCP后利用结果很好。工程塑料机器中的螺旋套、捏合块、热切模板、口模、破坏机转子、切刀等零部件利用寿命都较低。如挤出机的螺旋套、捏合块原用合金钢或东西钢热处置,并经离子氮化改性,利用寿命较低,不少客户只好改用W6Mo5Cr4V2高速钢制造,利用寿命仍旧较短。如今接纳一样平常东西钢注渗WC,比高速钢制造的同类零件进步利用寿命4-6倍,制造总本钱还降落30%。陶瓷行业中真空挤压螺旋、破坏机转子、叶片、混淆机浆叶等,改用WCP利用寿命进步3-10倍。如挤压螺旋原用耐磨钢热处置后利用寿命一个月,接纳WCP利用寿命4-5个月。

五、通用机器行业

通用机器行业中耐磨阀门中的闸板、球体;耐磨泵中的叶轮、缸套、多级泵的轴套宁静衡盘;耐磨风机和紧缩机的叶片等等。由原来堆焊、喷涂、离子氮化等防磨工艺改为离子注渗WC,利用寿命进步了4-6倍。如某水泥厂利用的低温风机,由于存在粉尘磨损,利用寿命只要20-25天。改用WCP,利用寿命进步到90-100天。某公司的多级煤水泵的耐磨轴套改用WCP后比原堆焊耐磨层的轴套进步寿命4倍。

六、破坏机器行业 

金属和非金属矿石、炉渣、水泥、粮食、废旧轮胎和塑料等固体物料份体化的次要手腕仍旧是机器破坏方法。在林林总总[lín lín zǒng zǒng]的机器破坏机中,磨损最快的是转子、动刀、锤片、刀片等零部件。这些易损件改用WCP后,利用寿命大大进步。如乙醇消费线上的胶体磨转子,选用9Cr18不锈钢制造,经淬火及离子氮化处置,利用寿命10-15天。改用WCP后利用寿命进步至50天以上。再把价高的9Cr18改为价低的3Cr13制造并经WC处置,每只直径450mm转子的制形成本增加上万元。某石灰石超细破坏机中的刀片,原用高铬铸铁,均匀利用寿命只要18小时,改用WCP后利用寿命进步到80-100小时。破坏涂料和油漆的砂磨机疏散盘和筒体,改用WCP后,利用寿命进步5-6倍。高效分级机的导流板改用WCP后耐磨性进步了4倍。

七、化工行业:

化工行业中的超细破坏、打散解聚、超细分级机器;过滤、分散、均质、乳化机器;挑选、混淆、捏合、造粒机器;提拔、保送机器;风机、紧缩机、泵类和阀门等广泛存在磨损或磨蚀题目。上述机器的磨损配件改用WCP后利用寿命进步了3-8倍。如某化工场在磨蚀工况下利用的离心机,原接纳304不锈钢制造,利用寿命不到10天。现改为注渗WC处置,利用寿命到达50天以上。某石化厂用的耐磨耐蚀轴套改用WCP后利用寿命进步6倍以上。

八、模具行业:

模具行业是一个斲丧初级耐磨模具钢行业。铝压铸模、冷挤模、拉伸模、热锻模、耐火砖模等等,改用注渗WC处置后,寿命都有很大进步。如铝合金压铸模中浇口套,由于接受高速、高压铝液的打击、冲洗和腐化,还周期性的担当加热和冷却。原用耐热模具钢热处置,再经渗硼或离子氮化改性进步耐磨性,利用寿命仍很短。改用WCP后利用寿命进步3-7倍。某公司冷挤模具,原用Cr12制造模具,每套只能消费500-700件,改用40Cr注渗WC后每套模具寿命到达1.5万件。某公司压抑水泥砖模具改用WCP后进步寿命4倍。

九、别的行业:

动力、工程、交通运输、农业、航天、航空、军工等行业的很多必要防磨处置的零部件,凡改用WCP后,利用寿命都大幅度进步,失掉了这些行业工程技能界的分歧好评。

 

WCP耐磨机理剖析

WCP为什么比如今普遍使用的堆焊、喷涂、离子氮化、真空熔结、激光熔覆产品以及东西钢、高速钢制造的产品更耐磨呢?必要对WCP的高耐磨性举行深化研讨。以下的研讨都以低碳钢为基体钢,以高能离子注渗WC举行表层改性。

图一、图二标明,注渗WC改性层硬度比基体钢硬度高许多,晶粒愈加细化。在表层约0.5mm范畴内,是注渗WC 的富集层,硬度高且变革不明显,再向内硬度才迟缓降落,标明这是一个分明的冶金联合过渡层。富集层及过渡层硬度进步、晶粒细化是由于钢基体颠末WC注渗后,发生了很多空地、间隙和置换原子,构成高密度位错、过饱和固溶体,发生了弥散硬化,沉淀硬化以及析出强化所致。

从图三断口解理形貌可见,未改性的钢基体的断裂为塑性冷窝断裂。而改性层为非典范脆性断裂。它解理条纹密度较高,裂纹难以沿着肯定晶体学立体举行,断裂途径不再与晶体位向有关,而与弥散的微小WC质点有关。在非典范脆断与韧断间有一个冶金联合较宽的过渡区,在过渡区中没有呈现断裂方法的实变,这种布局十分有利于质料强韧性进步。

图四(b)比(a)多出了几条WC的特性谱线。图五透射电镜照片表现了WC次要以颗粒状相镶嵌在钢基体中,这都标明注渗进钢基中的WC元素构成了WC化合物。它使改性层的成份和构造布局产生了很大变革,从而进步了改性层的功能和耐磨性。

从图六场发射扫描电镜照片及线扫描能谱可以看出,在改性表层0.2mm深处,注渗构成的WC针状新相,宽只要100nm,长只要2μm,而构成的粒状新相尺寸更小,只要200-400nm。且弥散散布。图六(d)和(e)表现新相中有含量很高的WC元素,且C峰与W峰的增减呈对应干系。联合X射线衍射剖析,可以推测出新相为碳化钨相。对针状碳化钨新相举行能谱剖析,该相按分量百分数计,W41.36%C5.6%,余Fe。以原子百分数计,W13.78%C28.78%,余Fe

综上所述,注渗碳化钨改性层耐磨性很高,是由于该改性层中,具无数量浩繁、高度弥散、尺寸巨细只要纳米级的粒状和针状碳化钨颗粒。这些高硬度的碳化钨颗粒除了本身抗磨外,还对钢基体具有固溶强化,沉淀硬化,析出强化和弥散强化作用,以弥散强化为主。这使改性层硬度进步,强度进步、耐低温功能和抗委顿才能进步,使其碳化钨注渗改性层具有高耐磨的特性。

 

 
 
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图一  低碳钢注渗WC后的硬度散布

 

    

a  富集层金相                   b  过渡层金相                   c  心部金相   

 

图二   低碳钢注渗WC后的金相

 

a                               b

图三  低碳钢注渗WC改性层(a)和心部(b)断口形貌


             a

            b

图四  低碳钢注渗WC前(a)和后(b)—χ射线衍射剖析

 

 

a                                    b

图五  低碳钢注渗碳化钨改性层透射电镜明场(a)和暗场(b)照片

 

    

a 表层电镜照片               b 部分粒状电镜照片               c 部分针状电镜照片

 

    

      d 线扫描电镜照片                  e  A1-B1线扫描能谱              f  A2-B2线扫描能谱

 

图六  距外表0.2mm处电镜照片及线扫描能谱



 
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