為了節約能源,提高產品質量和加工效率,降低消耗,特試制了非調質鋼偏心軸應用于破碎機。
1.試驗
(1)試驗條件 試驗用鋼是某特殊鋼分公司提供的熱鍛用非調質鋼38MnVS6,鍛造設備為3t鍛壓機。
(2)試驗工藝38MnVS6偏心軸制造工藝流程:原料-鍛造-粗加工-精加工;強韌化工藝:1200℃加熱,始鍛溫度約1150℃,空冷,變形量參照工藝試驗數據。
3.分析與討論
(l)截面硬度分布曲線表明,38MnVS6鋼硬度值沿直徑的分布較均勻。截面尺寸效應較小是非調質鋼性能的一個特點。這個特點有利于克服調質鋼制作截面尺寸較大的零件時常達不到調質性能要求的缺點,從而提高零件質量。
(2) 38MnVS6非調質鋼中的V元素,在鍛后冷卻過程中析出釩的碳化物,彌散分布在鐵素體中,起到強化基體的作用;同時,在鍛造過程中,通過應變誘導,析出的釩碳化合物沉淀在晶界和位錯上,起釘扎作用,從而阻止再結晶和位錯的運動,抑制再結晶過程的進行,從而有利于晶粒的細化。38MnVS6偏心軸鍛后獲得的顯微組織晶粒度級別可達8~9級。
基體中鐵素體數目較多,呈小塊狀均勻分布于基體中,鐵素體網不明顯,這是由于鍛造過程造成晶粒破碎,為隨后冷卻過程中先共析鐵素體的析出提供了眾多形核的位置,除奧氏體晶界外,晶粒內部也有較多鐵素體析出。定量分析結果顯示:鐵素體晶粒平均直徑16um。細小彌散分布的鐵素體顆粒有利于提高基體的韌性。38MnVS6在較高倍數下的組織形貌,其基體組織為:珠光體+鐵素體,鐵素體主要呈塊狀、少量呈條狀及細粒狀。
(3)經強韌化工藝處理的38MnVS6偏心軸,其力學性能滿足偏心軸的設計要求若考慮到截面上性能分布的均勻性,則38MnVS6的整體性能應較45鋼調質態有較大的提高。
(4) 38MnVS6鋼中加入了一定量的S元素,與Mn形成硫化物MnS,在鍛造作用下MnS夾雜呈條帶狀散布于鋼的基體中,這有利于提高切削性能,且不影響基體力學性能。
4.效益分析
采用38MnVS6非調質鋼代替45鋼制造領式破碎機偏心軸,在滿足技術要求的同時,省去了調質處理工序,能耗降低,生產周期縮短,不存在熱處理報廢,從而降低生產成本。
同時,由于非調質鋼切削性能很好,切削效率提高,刀具損耗降低。為驗證試驗的可靠性,采用38MnVS6鋼偏心軸的兩臺領式破碎機在用戶處實際運行正常,無故障。
據有關文獻介紹,切削加工費用高達產品制造總成本的50%-60%。
因此,僅取消調質和切削性能兩項計算,應用非調質鋼具有顯著的經濟效益。
5.結語
(1) 38MnVS6非調質鋼制造的鄂式破碎機偏心軸,其強度、韌性均能滿足設計質量要求。
(2) 38MnVS6非調質鋼偏心軸的制造過程可取消調質熱處理,且切削性能良好,刀具的耐用度提高,從而減少生產費用,節能降耗效果顯著。
(3)非調質鋼成功應用于破碎機的偏心軸,表明該鋼種在一定強度條件下有很好的承受沖擊能力。因此,在相類似的服役條件下的機械邵件的生產制造中,可大力推廣應用。
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