Cr19高铬铸铁在不同亚温淬火温度下组织和性能的变化趋势研究

Cr19高铬铸铁在不同亚温淬火温度下组织和性能的变化趋势研究
1课题的来源
造纸行业是我国经济行业中不可或缺的一种行业，而磨片的质量就是造纸行业能否得到发展的关键所在。本课题就是为了改变以往使用Cr27高铬铸铁热处理的温度过高导致工件变形、开裂而展开的，主要研究Cr19在不同亚温淬火温度下的组织性能变化，得到最佳的热处理工艺。因此我针对国内外的磨片资料，进行了翻阅﹑比较和分析，并对吉林晨鸣纸业集团做实际调查，对磨片的失效形式，断齿的方式进行初步的分析。
2国内外研究现状
目前，国内外都在积极开发磨片的新材质，力求找到一种耐磨﹑抗腐蚀﹑高强度的材质用作磨片的原料。磨片材质的研究由早期的冷硬铸铁，合金，冷硬铸铁，镍硬铸铁，高铬铁，合金钢到至今普遍使用的不锈钢磨片。但我觉的对热处理的重视程度不够，任何一种材质如果不经过合适的热处理，它的效果肯定不能完全体现。同时也致力于选择合适的齿角度，使它能承受合适的冲击力；合适的齿型也是目前考虑的热门。以便有性能好，又经济实惠的材质。在国外，为了延长磨片的使用寿命，因此研制采用不锈钢磨片满足了磨片耐磨性的多项要求，是目前工业化国家普遍采用的磨片。而在国内，现在也已经开始普遍使用不锈钢材质的磨片，并且有很多小厂也随着磨片的需要而逐步兴旺了起来，它们在激烈的竞争中也在研制有它们特色的，齿型和角度优化的磨片。而吉林造纸厂在以前的磨片开发中一直处于领先地位，一直致力于磨片的最优化设计，力争带给使用厂家最大的方便。
3本课题实施方案
本课题着重研究含Cr量为19%的高铬铸铁在亚温淬火的情况下其组织及性能发生改变的状况。
试样的化学成分如下表：

	C	Cr	Si	Mn	Ni	Mo	S	P	Re
成分	2.4～2.5	19～20	0.74～0.8	0.80～1.2	1.0～1.5	0.4～0.50	≤0.030	≤0.030	微量

（1）查阅国内外对磨片研究的最新发展，并且在吉林晨鸣纸业集团做现场调查，以获得第一手的资料。
（2）调查了解磨片在不同工况条件的使用寿命情况，重点是磨片的失效形式，尤其是吉林造纸集团造纸机械厂生产的磨片。
（3）针对磨片的失效形式，找出其内在的原因，提出相应的解决方案。
（4）建立起材料成份-组织结构-加工工艺-使用寿命之间的关系。
（5）研究在不同亚温淬火温度组织、性能的变化；在相同亚温淬火温度下，硬度随保温时间的变化趋势，并画出相应的曲线。
（6）获得组织、性能最佳的亚临界淬火工艺。
（7）结合厂家的实际需要设计出143齿型的磨片。
4 预期达到的目的和效果
1磨片的齿型设计趋于合理化，提高出浆量，降低使用电量。
2 预期磨片硬度达到HRC53.5~56、韧性达到5～8J/mm²。
3 用Cr19高铬铸铁代替Cr27高铬铸铁，以降低生产成本。
5 预期经济效益与社会效益分析
由我们所设计的Cr19高铬铸铁的成分、热处理工艺、齿型设计方案，预期在工厂投入实际生产后，不但能提高磨片的使用寿命，而且降低了磨片的成本，具有很大的经济效益和社会效益。总之，我们的课题不但将促进磨片今后的发展，而且为东北工业基地的振兴乃至中国机械行业的发展起到了积极的作用。

摘要 II

Abstract III

第1章文献综述 1

1.1造纸热磨机概述 1

1.1.1 概述 1

1.1.2热磨机的性能特点 1

1.1.3热磨机的发展过程 1

1.1.4磨片打浆原理 2

1.2磨片的概述 3

1.2.1磨片的发展 3

1.2.2磨片的材质 3

1.2.3磨片的磨损 4

1.2.4磨片失效的解决对策 7

1.2.5磨片的技术要求 8

1.2.6磨片的质量特性 9

1.2.7磨片的结构 11

第2章磨片设计 12

2.1磨片齿形 12

2.1.1切向辐射式磨片 12

2.1.2渐开线磨片 12

2.1.3直齿形磨片 12

2.1.4 A形齿磨片 13

2．2 磨片齿形设计 13

2.2.1磨片的设计理论 13

2. 2. 2磨齿的几何形状 14

3 圆环分区及刀齿排列 15

第3章高铬铸铁磨片亚温淬火工艺 19

3. 1 合金元素在高铬铸铁中的作用 19

3.2 实验设备及实验方法 21

3.2.1实验材料 22

3.2.2亚临界处理 22

3.2.3硬度冲击值测定 22

3.3实验结果与分析 22

3.3.1 热处理温度对组织的影响 22

3.3.2亚临界处理温度对性能的影响 23

3.3.3 冲击韧性 26

结论 26

参考文献 27

致谢 28

目录 1

摘要

本文是针对目前国内外生产磨片存在的成本高（含铬量27%）、韧性低、使用过程中易打齿主要问题而展开的研究工作。主要研究Cr19高铬铸铁在不同亚温淬火温度下组织和性能的变化趋势，得到硬度和冲击韧性均较好的最佳工艺参数。

研究结果表明，随热处理温度的逐渐升高，首先是高铬铸铁内部莱氏体中的奥氏体向马氏体转变，然后是先共晶奥氏体的边缘向马氏体转变，温度达到550～570℃时，由于先共晶奥氏体中C、Cr的大量析出，析出Cr7C3型二次碳化物，硬度达到最高HRC53.5～56；但当温度超过650℃时，由于先共晶奥氏体组织向相转变，硬度开始下降；Cr19高铬铸铁亚温淬火最佳工艺参数为：在550～570℃下保温2h，HRC53.5～56，k:5～8J/cm2。

采用本工艺，由北京春辉新吉造纸机械厂试制的三组磨片在山东临清人造板厂上机试用，平均寿命5～7天。（德国进口磨片寿命8～10天，价格为国产的三倍）接近了进口水平，同时取代了Cr27材料，使成本平均每组降低2000元

关键词：Cr19高铬铸铁；洛氏硬度；冲击韧性；亚温淬火；二次硬化

参考文献

[1] 李涌，高铬铸铁抗磨、耐热、耐腐蚀性能的研究[M]。云南：昆明冶研新材料有限公司，2005

[2]苏俊义,铬系耐磨白口铸铁[M].北京:国防工业出版社,1990.

[3]中国机械工程学会铸造专业学会,铸造手册[M].北京:机械工业出社,1997.

[4]周庆德,铬系抗磨铸铁[M].西安:西安交通大学出版社,1998.

[5]邵子平,ZG40Cr30Ni16NRE耐热耐磨性的研究与应用[J].铸造,2002.11

[6]饶启昌,高峰,刘福玲.铬系白口铸铁腐蚀磨损特性的研究[J].西安交通大学学报,1988.

[7]Frazier, W.C., Arnold, W.H., Williams, T.C., et al. 1981. Performance,design and metallurgy of refiner plates for TMP [J]. Pulp & PaperCanada, 82(3): T80-T85.

[8]Ou Yanglin. 1998. Abrasiveness, properties and economic analysis of defibrator discs [J]. China Wood Industry, 12(5): 25-27.

[9]Scholl, M., Clayton, P., Jia, Y. 1997. Deterioartion behavior of ther- momechanical refiner plates [J]. Wear, 203-204: 65-76.

[10]Thompson, C.B, Garner, A. 1987. Wear characteristics of refiner plates [J]. Pulp & Paper Canada, 88(8): T294-T298.

[11]孙志平，王钧，黄四九。亚临界处理对高铬白口铸铁组织和耐磨性的影响。材料热处理学报[J]，2003

[12]王钧，高升吉，沈保罗。高铬铸铁在亚临界处理中硬化的行为研究。材料科学与工艺[J]，2005

[13]沈立新，盘磨磨片齿型的设计与选择[M]。纸与造纸，1998

[14] 沈立新，盘磨磨片齿型的设计[M]。纸与造纸，1999