Tolkning av effekterna av smält- och gjutningsprocessen på mikrostrukturen och egenskaperna hos koppar-stål bimetalliska kompositmaterial
Sammanfattning: Hög-bly brons CuPb15Sn7/45 stål bimetalliska skiktade kompositmaterial framställdes med hjälp av smältgjutna kompositmetoden. Påverkan av processparametrar såsom uppvärmningsförhållanden och kylningshastigheter på koppar-stålkompositgränsytan och strukturella egenskaper studerades. Resultaten visar att när ugnens laddningstemperatur är 900 grader, hålltemperaturen är 1015 grader, hålltiden är 5 minuter och kvävekylning används, koppar-stålgränssnittet har utmärkta metallurgiska bindningsegenskaper och gränsytans dragbrottstyrka når 200 MPa; kopparlegeringen. Fördelningen av blypartiklar i området är relativt likformig och förbränningsförlusten av blyelement är mindre än 1 %; strukturen och kornstorleksfördelningen av stålmatrisen är rimlig, och visar utmärkt smält- och gjutkompositeffekt.
I takt med att kraven på omfattande prestanda hos tekniska material blir högre och högre, är det allt svårare för delar gjorda av ett enda metallmaterial att uppfylla sina allsidiga prestandakrav. Tillsammans med den gradvisa bristen på ädelmetallresurser har bimetalliska skiktade kompositmaterial gradvis främjats och tillämpats inom industrin. På grundval av att bibehålla de ursprungliga egenskaperna för varje lager av metall har den övergripande prestandan hos skiktade metallkompositmaterial förbättrats avsevärt, och dess förberedelseprocess har väckt mer och mer uppmärksamhet.
Brons med hög blyhalt har god värmeledningsförmåga, slitstyrka, slagtålighet och slaghållfasthet och används i stor utsträckning vid tillverkning av hydrauliska komponenter såsom kolvpumpscylindrar. Samtidigt, eftersom gittertypen, gitterkonstanten och antalet externa elektronatomer av koppar och järn är mycket nära, har de god kompositmetallurgisk kompatibilitet. Det bimetalliska skiktade kopparstålkompositmaterialet framställt med stål som matrisskikt och högblybrons som kompositskikt kombinerar de utmärkta egenskaperna hos båda materialen. För närvarande inkluderar vanliga metoder för att framställa bimetalliska kompositmaterial av kopparstål, explosiv kompositmetod, valsningskompositmetod, diffusionskompositmetod, centrifugalgjutningsmetod, smältgjutningsmetod och pulversintringsmetod. Bland dem används den explosiva blandningsmetoden och den rullande blandningsmetoden huvudsakligen för att framställa bimetalliska skiktade plattor; diffusionsblandningsmetoden har en lång beredningscykel, och långvarig värmekonservering kan lätt orsaka allvarlig oxidation och förbränningsförlust av blyelement, och kostnaden är också hög; centrifugalgjutningsmetoden kan lätt orsaka makrosegregering av blyelement; pulvermetallurgi involverar många processer, lång förberedelsecykel och höga kostnader.
Den smältgjutna kompositmetoden där två material värms upp samtidigt har uppenbara tekniska och kostnadsmässiga fördelar vid framställning av bimetalliska kompositmaterial av kopparstål. Denna artikel kommer att studera inverkan av specifika processparametrar på mikrostrukturen och egenskaperna hos koppar-stål bimetalliska material genom smältgjutna kompositexperiment. Lagarna ger en teoretisk grund för att formulera en rimlig plan för smältning och gjutning av komposit för koppar-stålbimetall.
1. Testplan
1.1 Testmaterial
Materialen som används i testet är bland annat hög blyhaltig brons CuPb15Sn7 och 45 stål. Den kemiska sammansättningen av de två materialen visas i tabell 1. Före testet bearbetades 45-stålet till en cylinder på Φ42 mm × 45 mm, ett spår på Φ32 mm × 7 mm bearbetades i ena änden och kopparlegeringen bearbetades till en skiva på Φ30 mm × 6 mm. Efter bearbetning måste den genomgå ytbehandlingsprocesser såsom slipning av sandpapper, alkalisk tvättning, betning och 80 graders mättad boraxvattennedsänkning, och sedan monteras som visas i figur 1 för ett gjuttest.
