Interpretatie van de effecten van het smelt- en gietproces op de microstructuur en eigenschappen van koper-staal bimetaalcomposietmaterialen
Samenvatting: Hoog-loodbrons CuPb15Sn7/45 stalen bimetaal gelaagde composietmaterialen werden bereid met behulp van de smeltgegoten composietmethode. De invloed van procesparameters zoals verwarmingsomstandigheden en koelsnelheden op het koper-staalcomposietgrensvlak en de structurele eigenschappen werd bestudeerd. De resultaten laten zien dat wanneer de laadtemperatuur van de oven 900 graden is, de houdtemperatuur 1015 graden is, de houdtijd 5 minuten is en stikstofkoeling wordt gebruikt, het koper-staal grensvlak uitstekende metallurgische bindingseigenschappen heeft en de treksterkte van het grensvlak. bereikt 200 MPa; de koperlegering. De verdeling van looddeeltjes in het gebied is relatief uniform en het verbrandingsverlies van het loodelement is minder dan 1%; de structuur en de korrelgrootteverdeling van de staalmatrix zijn redelijk en vertonen een uitstekend smelt- en gietcomposieteffect.
Naarmate de eisen voor de uitgebreide prestaties van technische materialen steeds hoger worden, wordt het steeds moeilijker voor onderdelen die uit één enkel metaalmateriaal zijn gemaakt om aan hun algemene prestatie-eisen te voldoen. In combinatie met de geleidelijke schaarste aan edelmetaalbronnen zijn bimetaalgelaagde composietmaterialen geleidelijk gepromoot en toegepast in de industrie. Op basis van het behoud van de oorspronkelijke kenmerken van elke metaallaag zijn de algehele prestaties van gelaagde metaalcomposietmaterialen aanzienlijk verbeterd en heeft het voorbereidingsproces steeds meer aandacht getrokken.
Hoog-loodbrons heeft een goede thermische geleidbaarheid, slijtvastheid, slagvastheid en weerstand tegen vastlopen, en wordt veel gebruikt bij de vervaardiging van hydraulische componenten zoals plunjerpompcilinders. Tegelijkertijd hebben ze, omdat het roostertype, de roosterconstante en het aantal externe elektronenatomen van koper en ijzer zeer dicht bij elkaar liggen, een goede samengestelde metallurgische compatibiliteit. Het koper-staal bimetaal gelaagde composietmateriaal, bereid met staal als matrixlaag en hoog-loodbrons als composietlaag, combineert de uitstekende eigenschappen van beide materialen. Momenteel omvatten gebruikelijke methoden voor het bereiden van koper-staal bimetaal gelaagde composietmaterialen de explosieve composietmethode, de rollende composietmethode, de diffusiecomposietmethode, de centrifugale gietmethode, de smeltgietmethode en de poedersintermethode. Onder hen worden de explosieve compoundmethode en de rollende compoundmethode voornamelijk gebruikt om bimetaalgelaagde platen te vervaardigen; de diffusie-compoundmethode heeft een lange voorbereidingscyclus, en langdurig hittebehoud kan gemakkelijk ernstige oxidatie en verbrandingsverlies van loodelementen veroorzaken, en de kosten zijn ook hoog; de centrifugale gietmethode kan gemakkelijk macro-segregatie van het loodelement veroorzaken; poedermetallurgie omvat veel processen, een lange voorbereidingscyclus en hoge kosten.
De smeltgegoten composietmethode waarbij twee materialen tegelijkertijd worden verwarmd, heeft duidelijke technische en kostenvoordelen bij het bereiden van bimetaalgelaagde koper-staal composietmaterialen. Dit artikel zal de invloed van specifieke procesparameters op de microstructuur en eigenschappen van koper-staal bimetaalmaterialen bestuderen door middel van smeltgegoten composietexperimenten. De wetten bieden een theoretische basis voor het formuleren van een redelijk plan voor het smelten en gieten van koper-staal bimetaal.
1. Testplan
1.1 Testmaterialen
De materialen die bij de test worden gebruikt, zijn onder meer hoogloodbrons CuPb15Sn7 en 45-staal. De chemische samenstellingen van de twee materialen zijn weergegeven in Tabel 1. Vóór de test werd het 45-staal verwerkt tot een cilinder van Φ42 mm x 45 mm, aan één uiteinde werd een groef van Φ32 mm x 7 mm bewerkt en de koperlegering werd verwerkt tot een schijf van Φ30 mm x 6 mm. Na de bewerking moet het oppervlaktebehandelingsprocessen ondergaan, zoals schuurpapierslijpen, wassen met alkali, beitsen en onderdompeling in 80 graden verzadigd boraxwater, en vervolgens worden geassembleerd zoals weergegeven in figuur 1 voor een giettest.
