预热有利于减低双金属耐磨钢板热影响区的硬度,防止产生冷裂纹,这是焊接双金属耐磨复合板的主要工艺措施;预热还能改善接头塑性,减小焊后残余应力。通常,35和45钢的预热温度为150~250℃,含碳量再高或者因厚度和刚度很大,裂纹倾向大时,可将预热温度提高至250~400℃。若焊件太大,整体预热有困难时,可进行局部预热,局部预热的加热范围为焊口两侧各150~200mm。
焊接双金属耐磨复合板焊条条件许可时优先选用碱性焊条;坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。如果是铸件缺陷,铲挖出的坡口外形应圆滑,其目的是减少双金属耐磨复合板母材熔入焊缝金属中的比例,以降低焊缝中的含碳量,防止裂纹产生。
双金属耐磨复合板焊接工艺参数由于母材熔化到一层焊缝金属中的比例高达30%左右,所以一层焊缝焊接时,应尽量采用小电流、慢焊接速度,以减小双金属耐磨复合板母材的熔深。
双金属耐磨复合板焊后尽量要对焊件立即进行应力热处理,特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下工作的焊件更应如此。应力的回火温度为600~650℃。若焊后不能进行应力热处理,应立即进行后热处理。
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经实验证明,沉淀强化的耐磨板在力学性能方面的显著特点是屈服强度有大幅度提高。例如,经过沉淀强化处理的耐磨板的屈服强度达到480-8l0MPa,屈强比为0.55-0.56;采用钥、钒、铁复合合金化的耐磨板,弥散强化后的屈强比为0.60-0.65。
同时,沉淀强化耐磨板的硬度和冲击韧度也都有所提高。例如,耐磨板沉淀强化后的硬度为230-300 HBw,冲击韧度为140-180,更重要的是上述指标的提高并不带来塑性的显著下降。
耐磨钢板在1100℃水淬后,先在中温区不同温度保温,后在970℃水淬后的性能。随着中温区保温温度的提高和保温时间的延长,钢中碳化物数量增加,沉淀强化效果增强,导致硬度有所提高。
NM360耐磨板的热导率只有碳钢的1/2,即使在900-1000℃高温阶段的热导率也低于碳钢在相同温度的热导率。因此,NM360耐磨板的加热速率,特别是在低温阶段应低于碳钢,以避免铸件内部温度梯度过于陡峭而产生裂纹。
壁厚为40-80mm的铸件在700℃以下的加热速率不应超过100℃/h;壁厚为80-120mm的铸件不应超过75℃/h;壁厚超过120mm的铸件应小于50℃/h。在700℃以上,壁厚小于100mm的铸件可以随炉升温;而壁厚大于100mm的铸件,升温速率不超过100℃/h。
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对于耐磨板来说,生产加工中温度的变化将直接影响整个板材性能,所以一直以来都在研究耐磨钢板等温处理的效果,结果发现不同加热温度下,耐磨板的连续冷却转变曲线、微观组织、物相及相似结构相也都随之发生了变化。
耐磨板等温处理的研究手段包括了很多优异的技术,如光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪及电子背散射衍射技术等。随着退火温度的升高,耐磨板中铁素体的相比例会逐渐降低,升高的是贝氏体,而其中残余的奥氏体则会以椭圆状和细条状分布在铁素体晶界及晶内。
当加热温度由完全奥氏体化温度降低到两相区内较高温度时,耐磨板连续冷却转变曲线中铁素体转变区左移。这时只要通过790℃加热保温,可以得到含有铁素体、贝氏体和残留奥氏体的多相组织。
当保温温度进一步提高之后,工艺时间会直接影响到耐磨板中铁素体晶粒尺寸、铁素体量以及铁素体基体上的位错密度和沉淀析出量;随着贝氏体区保温时间的延长,耐磨钢板中残余奥氏体体积分数先增大后减少,残余奥氏体中碳含量增多。
当加热温度处在两相区范围内时,随着加热温度的降低,铁素体转变被推迟,奥氏体的含碳量也会有所不同。在相同的拉伸变形阶段,奥氏体转化率的增加速率不同,使得耐磨板连续冷却转变曲线右移。
另外,如果等温时间相同的话,等温温度越高,残余奥氏体中的碳含量越大,耐磨钢板中的铁素体、贝氏体晶界或者相界面1μm以上大颗粒奥氏体发生相变,相应的其性能也会有变化。