Effetto dell'invecchiamento a 750 gradi sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche di un nuovo tipo di piastra bifase resistente all'usura in silicio
Dalla prima scoperta della struttura bifase nel 1927, le piastre bifase resistenti all'usura sono state sviluppate rapidamente. La struttura della piastra resistente all'usura bifase è composta da due fasi di ferrite e austenite. Presenta i vantaggi della piastra resistente all'usura in ferrite e della piastra resistente all'usura in austenite e ha eccellenti proprietà meccaniche e resistenti all'usura. Le piastre resistenti all'usura sono ampiamente utilizzate nei settori minerario, del cemento, dell'ingegneria, dell'energia e in altri campi.
Attualmente, progetta un nuovo reparto di materiali per piastre bipolari di tipo Si resistenti all'usura 00 cr20ni6si3 Cr20. 5 cu1. 5 mesi1. 3 n0. 2 (frazione di massa, %). Le leghe di ferro puro, cromo puro, nichel puro, ferrosilicio, rame puro e ferro molibdeno sono state fuse e colate in lingotti dal forno a induzione a media frequenza sotto vuoto ZG-25 sotto la protezione dell'argon. La composizione chimica misurata della lega (frazione di massa, %): C0.032, N0.124, Cr19.9, Ni5.89, Si3.44, Mo1.26, margine Fe.
Dopo la pelatura e la forgiatura a caldo, il lingotto è stato campionato lungo la direzione della forgiatura a caldo. Dopo la soluzione solida a 1050 gradi per 30 minuti, il campione è stato invecchiato a 750 gradi per 0,5, 1,5, 3, 6, 10 ore e 15 ore, quindi raffreddato con acqua. Il campione è stato macinato e lucidato, quindi pulito e asciugato con alcol e acetone e inciso elettroliticamente in una soluzione di KOH al 10% per circa 30 secondi. La microstruttura del campione è stata osservata al microscopio metallografico (OM) e al microscopio elettronico a scansione (SEM). Le caratteristiche della fase precipitata dopo il trattamento di invecchiamento sono state osservate mediante microscopia elettronica a trasmissione JEM2010F (TEM). Secondo lo standard nazionale GB/T229-2007, il materiale dopo la soluzione e il trattamento di invecchiamento è stato trasformato in un campione di impatto dentellato di 10 mm×10 mm×55 mm V lungo la direzione dello stato di forgiatura. La prova d'urto è stata eseguita con una macchina per prove d'urto AHC-3000/2-AT a temperatura ambiente. L'energia di impatto massima è stata di 300 J, sono stati testati tre campioni efficaci per ciascuna condizione di prova ed è stato preso il valore medio dell'energia di assorbimento dell'impatto. La morfologia della frattura da impatto è stata osservata al microscopio elettronico a scansione. La durezza del campione dopo la soluzione e il trattamento di invecchiamento è stata misurata mediante il durometro Brinell. I risultati mostrano che:
(1) Il trattamento di invecchiamento riduce significativamente le prestazioni di impatto a temperatura ambiente e l'energia di impatto assorbita a temperatura ambiente diminuisce drasticamente da circa 150J del campione di soluzione solida a meno di 20J del campione di invecchiamento. La durezza Brinell del campione di soluzione solida è di circa 252 HB e la durezza Brinell aumenta leggermente fino a circa 271 HB dopo un invecchiamento di 1,5 ore. La durezza Brinell dei campioni con tempo di invecchiamento superiore a 1,5 ore presenta pochi cambiamenti e sono tutti compresi tra 240 e 247 HB.
(2) Con l'aumento del tempo di invecchiamento, la dimensione media della fase ε-Cu a forma di bastoncino aumenta leggermente e il contenuto di Cu nella fase ε-Cu aumenta. Dopo un breve tempo di invecchiamento, la precipitazione della fase ε-Cu nanometrica nell'austenite e la precipitazione del carburo Cr23C6 granulare più fine al confine della fase ferritica/austenite possono migliorare la durezza Brinell della lamiera resistente all'usura bifase Cr20. La quantità di fase Si3N4 precipitata aumenta con il tempo di invecchiamento e la precipitazione della fase Si3N4 nella fase ferrite e nel confine di fase ferrite/austenite riduce significativamente le prestazioni di impatto della piastra resistente all'usura bifase Cr20 a temperatura ambiente.
