Laburpena: Tratamendu termikoko prozesu ezberdinek ZG06Cr13Ni4Mo materialaren errendimenduan duten eragina aztertu da. Probak erakusten du 1 010 ℃ normalizazioan + 605 ℃ lehen tenpluan + 580 ℃ bigarren mailako tenplaketarekin tratamendu termikoa egin ondoren, materialak errendimendu indize onena lortzen duela. Bere egitura karbono baxuko martensita + alderantzizko eraldaketa austenita da, indar handiko, tenperatura baxuko gogortasun eta gogortasun egokia duena. Produktuen errendimendu-baldintzak betetzen ditu pala handien galdaketa-tratamendu termikoen ekoizpenean.
Gako-hitzak: ZG06Cr13NI4Mo; altzairu herdoilgaitz martensitikoa; pala
Pala handiak funtsezko piezak dira turbinetan hidroelektrikoetan. Piezen zerbitzu-baldintzak nahiko gogorrak dira, eta presio handiko ur-fluxuaren eragina, higadura eta higadura jasaten dira denbora luzez. Materiala ZG06Cr13Ni4Mo altzairu herdoilgaitzezko martensitikotik aukeratzen da, propietate mekaniko onak eta korrosioarekiko erresistentzia dituena. Energia hidraulikoa eta erlazionatutako galdaketak eskala handian garatzearekin batera, eskakizun handiagoak ezartzen dira ZG06Cr13Ni4Mo bezalako altzairu herdoilgaitzezko materialen errendimendurako. Horretarako, ZG06C r13N i4M o etxeko ekipamendu hidroelektrikoen enpresa bateko pala handien ekoizpen-saiakuntzarekin konbinatuta, materialaren konposizio kimikoaren barne-kontrolaren bidez, tratamendu termikoko prozesuen konparazio proba eta probaren emaitzen analisia, normalizazio bakarra optimizatua + bero tenplaketa bikoitza. ZG06C r13N i4M o altzairu herdoilgaitzezko materialaren tratamendu-prozesua errendimendu handiko baldintzak betetzen dituzten galdaketak ekoizteko zehaztu zen.
1 Konposizio kimikoaren barne kontrola
ZG06C r13N i4M o materiala erresistentzia handiko altzairu herdoilgaitz martensitikoa da, propietate mekaniko handiak eta tenperatura baxuko inpaktuaren gogortasun ona izan behar dituena. Materialaren errendimendua hobetzeko, konposizio kimikoa barnean kontrolatu zen, w (C) ≤ % 0,04, w (P) ≤ % 0,025, w (S) ≤ % 0,08 eta gasaren edukia kontrolatu zen. 1. taulak materialaren barne-kontrolaren konposizio kimikoaren barrutia eta laginaren konposizio kimikoaren analisiaren emaitzak erakusten ditu, eta 2. taulak materialaren gasaren edukiaren barne-kontrolaren baldintzak eta laginaren gasaren edukiaren analisiaren emaitzak erakusten ditu.
1. taula Osaera kimikoa (masa-frakzioa, %
| elementua | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| eskakizun estandarra | ≤0,06 | ≤1,0 | ≤0,80 | ≤0,035 | ≤0,025 | 3,5-5,0 | 11,5-13,5 | 0,4-1,0 | ≤0,5 |
|
| Osagaiak Barne Kontrola | ≤0,04 | 0,6-0,9 | 1,4-0,7 | ≤0,025 | ≤0,008 | 4,0-5,0 | 12.0-13.0 | 0,5-0,7 | ≤0,5 | ≤0,040 |
| Emaitzak aztertu | 0,023 | 1.0 | 0,57 | 0,013 | 0,005 | 4.61 | 13.0 | 0,56 | 0,02 | 0,035 |
2. taula Gas-edukia (ppm)
| gasa | H | O | N |
| Barne-kontroleko baldintzak | ≤2,5 | ≤80 | ≤150 |
| Emaitzak aztertu | 1.69 | 68.6 | 119.3 |
ZG06C r13N i4M o materiala 30 t-ko labe elektriko batean urtu zen, aleaziorako 25T LF labe batean findu, konposizioa eta tenperatura doitzeko, eta 25T VOD labe batean deskarburizatu eta desgasifikatu zen, horrela karbono oso baxuko altzairu urtua lortuz, konposizio uniformea, purutasun handia eta gas kaltegarrien eduki txikia. Azkenik, aluminiozko haria erabili zen azken desoxidaziorako, altzairu urtuaren oxigeno-edukia murrizteko eta aleak gehiago fintzeko.
2 Tratamendu termikoko prozesuaren proba
2.1 Proba-plana
Galdaketa gorputza probako gorputz gisa erabili zen, proba blokearen tamaina 70mm × 70mm × 230mm zen eta aurretiazko tratamendu termikoa leuntzea izan zen. Literatura kontsultatu ondoren, aukeratutako tratamendu termikoko prozesuaren parametroak hauek izan dira: tenperatura normalizazioa 1 010 ℃, tenperatura primarioa 590 ℃, 605 ℃, 620 ℃, tenperatura sekundarioa 580 ℃ eta tenplaketa prozesu desberdinak erabili dira proba konparatiboetarako. Proba-plana 3. taulan ageri da.
3. taula Tratamendu termikoko proba-plana
| Proba plana | Tratamendu termikoko proba-prozesua | Proiektu pilotuak |
| A1 | 1 010 ℃ Normalizazioa + 620 ℃ Tenplaketa | Tentsio-propietateak Eraginaren gogortasuna Gogortasuna HB Tolesdura-propietateak Mikroegitura |
| A2 | 1 010 ℃ Normalizazioa + 620 ℃ Tenplaketa + 580 ℃ Tenplaketa | |
| B1 | 1 010 ℃ Normalizazioa + 620 ℃ Tenplaketa | |
| B2 | 1 010 ℃ Normalizazioa + 620 ℃ Tenplaketa + 580 ℃ Tenplaketa | |
| C1 | 1 010 ℃ Normalizazioa + 620 ℃ Tenplaketa | |
| C2 | 1 010 ℃ Normalizazioa + 620 ℃ Tenplaketa + 580 ℃ Tenplaketa |
2.2 Proben emaitzen analisia
2.2.1 Konposizio kimikoaren analisia
1. eta 2. taulako konposizio kimikoaren eta gas-edukiaren analisiaren emaitzen arabera, elementu nagusiak eta gas-edukia optimizatutako konposizioaren kontrol-barrutiarekin bat datoz.
2.2.2 Errendimendu proben emaitzen analisia
Proba eskema desberdinen arabera tratamendu termikoa egin ondoren, propietate mekanikoak alderatzeko probak GB/T228.1-2010, GB/T229-2007 eta GB/T231.1-2009 arauen arabera egin ziren. Emaitza esperimentalak 4. taulan eta 5. taulan ageri dira.
4. taula Tratamendu termikoko prozesuen eskema desberdinen propietate mekanikoak aztertzea
| Proba plana | Rp0.2/Mpa | Rm/Mpa | A/％ | Z/％ | AKV/J(0℃) | Gogortasunaren balioa HBW |
| estandarra | ≥550 | ≥750 | ≥15 | ≥35 | ≥50 | 210~290 |
| A1 | 526 | 786 | 21.5 | 71 | 168, 160, 168 | 247 |
| A2 | 572 | 809 | 26 | 71 | 142, 143, 139 | 247 |
| B1 | 588 | 811 | 21.5 | 71 | 153, 144, 156 | 250 |
| B2 | 687 | 851 | 23 | 71 | 172, 165, 176 | 268 |
| C1 | 650 | 806 | 23 | 71 | 147, 152, 156 | 247 |
| C2 | 664 | 842 | 23.5 | 70 | 147, 141, 139 | 263 |
5. taula Tolestura-proba
| Proba plana | Tolestura proba (d=25,a=90°) | balorazioa |
| B1 | Pitzadura 5,2 × 1,2 mm | Porrota |
| B2 | Pitzadurarik ez | sailkatua |
Propietate mekanikoen konparaketa eta azterketatik: (1) Tratamendu termiko normalizatua + tenplatzea, materialak propietate mekaniko hobeak lor ditzake, materialak gogorgarritasun ona duela adieraziz. (2) Tratamendu termiko normalizatu ondoren, tenplaketa bikoitzaren errendimendu-indarra eta plastikotasuna (luzapena) hobetzen dira tenplaketa bakarrarekin alderatuta. (3) Tolestura-errendimenduaren ikuskapenetik eta analisitik, B1 normalizazio + tenplaketa bakarreko proba-prozesuaren toleste-errendimendua ez da kalifikatu eta B2 proba-prozesuaren toleste-probaren errendimendua kalifikatzen da tenplaketa bikoitzaren ondoren. (4) 6 tenperatze-tenperatura ezberdinen proben emaitzen konparaketatik, 1 010 ℃ normalizazio + 605 ℃ normalizazio + 605 ℃ + 580 ℃ bigarren mailako tenplaketa-prozesuaren eskemak propietate mekaniko onenak ditu, 687 MPa-ko etekin-indarrarekin, luzapenarekin. %23koa, 160J baino gehiagoko inpaktua 0 ℃-tan, 268HBko gogortasun moderatua eta tolestearen errendimendu kualifikatua, guztiak materialaren errendimendu-baldintzak betetzen dituena.
2.2.3 Egitura metalografikoaren analisia
B1 eta B2 materialaren saiakuntza-prozesuen egitura metalografikoa GB/T13298-1991 arauaren arabera aztertu zen. 1. Irudiak normalizazioaren egitura metalografikoa + 605 ℃ lehen tenplaketa erakusten du, eta 2. irudiak normalizazioaren egitura metalografikoa + lehen tenplaketa + bigarren tenplaketa erakusten du. Ikuskapen metalografikotik eta analisitik, ZG06C r13N i4M o-ren egitura nagusia tratamendu termikoaren ondoren karbono baxuko lath martensita + alderantzizko austenita da. Egitura metalografikoaren analisitik, lehen tenplaketaren ondoren materialaren lath martensita sortak lodiagoak eta luzeagoak dira. Bigarren tenplaketaren ondoren, matrizearen egitura apur bat aldatzen da, martensita egitura ere apur bat findu da eta egitura uniformeagoa da; errendimenduari dagokionez, etekin-indarra eta plastikotasuna hobetzen dira neurri batean.
1. irudia ZG06Cr13Ni4Mo normalizazioa + tenplaketa mikroegitura bat
2. irudia ZG06Cr13Ni4Mo normalizazioa + bitan tenplaketa egitura metalografikoa
2.2.4 Proben emaitzen analisia
1) Probak baieztatu zuen ZG06C r13N i4M o materialak gogorgarritasun ona duela. Normalizazio + tenplaketa tratamendu termikoaren bidez, materialak propietate mekaniko onak lor ditzake; tratamendu termiko normalizatu ondoren bi tenplaketen ugalkortasun-indarra eta propietate plastikoak (luzapena) tenplaketa batenak baino askoz handiagoak dira.
2) Proba-analisiak frogatzen du normalizatu ondoren ZG06C r13N i4M o-ren egitura martensita dela eta tenplatu ondoren egitura karbono baxuko lath tenplatua martensita + alderantzizko austenita dela. Egitura tenplatuaren alderantzizko austenitak egonkortasun termiko handia du eta eragin handia du materialaren propietate mekanikoetan, inpaktu-propietateetan eta galdaketa- eta soldadura-prozesuaren propietateetan. Hori dela eta, materialak erresistentzia handia, plastikozko gogortasun handia, gogortasun egokia, pitzaduraren erresistentzia ona eta galdaketa eta soldadura propietate onak ditu tratamendu termikoaren ondoren.
3) ZG06C r13N i4M o-ren bigarren mailako tenplaketa-errendimenduaren hobekuntzaren arrazoiak aztertzea. Normalizatu, berotu eta beroa kontserbatu ondoren, ZG06C r13N i4M o-k austenita austenita eratzen du, eta gero karbono gutxiko martensita bihurtzen da azkar hoztu ondoren. Lehenengo tenplaketan, martensitan dagoen karbono saturatua karburo moduan hauspeatzen da, eta horrela materialaren indarra murrizten da eta materialaren plastikotasuna eta gogortasuna hobetzen ditu. Lehen tenplaketaren tenperatura altua dela eta, lehen tenplaketak martensita tenplatuaz gain alderantzizko austenita oso fina sortzen du. Alderantzizko austenita hauek partzialki martensita bihurtzen dira tenplaketa hoztean, bigarren mailako tenplaketa prozesuan berriro sortutako alderantzizko austenita egonkorraren nukleaziorako eta hazteko baldintzak eskainiz. Bigarren mailako tenplaketaren helburua alderantzizko austenita egonkor nahikoa lortzea da. Alderantzizko austenita hauek fase eraldaketa jasan dezakete deformazio plastikoan, horrela materialaren indarra eta plastikotasuna hobetuz. Baldintza mugatuak direla eta, ezinezkoa da alderantzizko austenita behatzea eta aztertzea, beraz, esperimentu honek propietate mekanikoak eta mikroegitura hartu beharko lituzke ikerketa-objektu nagusitzat analisi konparatiboa egiteko.
3 Ekoizpen Aplikazioa
ZG06C r13N i4M o erresistentzia handiko altzairu herdoilgaitzezko altzairuzko altzairuzko materiala da, errendimendu bikaina duena. Palen benetako ekoizpena egiten denean, esperimentuak zehaztutako konposizio kimikoa eta barne-kontroleko baldintzak eta bigarren mailako normalizazio + tenplaketa tratamendu termikoko prozesua erabiltzen dira ekoizpenerako. Tratamendu termikoaren prozesua 3. irudian ageri da. Gaur egun, 10 pala hidroelektriko handien ekoizpena amaitu da, eta errendimenduak erabiltzailearen eskakizunak bete ditu. Erabiltzailearen berrikuspena gainditu dute eta balorazio ona jaso dute.
Pala kurbatu konplexuen, sestra-dimentsio handien, ardatzaren buru lodien eta deformazio eta pitzadura errazen ezaugarriengatik, prozesu-neurri batzuk hartu behar dira tratamendu termikoko prozesuan:
1) Ardatz burua beherantz dago eta pala gorantz. Labea kargatzeko eskema deformazio minimoa errazteko hartzen da, 4. irudian ikusten den moduan;
2) Ziurtatu galdaketaren eta galdaketaren eta burdinaren beheko plakaren artean tarte nahikoa dagoela hoztea bermatzeko, eta ziurtatu ardatz lodiaren buruak ultrasoinuen detekzio-baldintzak betetzen dituela;
3) Piezaren berotze fasea hainbat aldiz segmentatzen da berotze prozesuan galdaketaren antolakuntza-esfortzua minimizatzeko, pitzadurak saihesteko.
Goiko tratamendu termikoko neurrien ezarpenak palaren tratamendu termikoaren kalitatea bermatzen du.
3. irudia ZG06Cr13Ni4Mo palan tratamendu termikoko prozesua
4. Irudia Blade tratamendu termikoko prozesua labea kargatzeko eskema
4 Ondorioak
1) Materialaren konposizio kimikoaren barne-kontrolean oinarrituta, tratamendu termikoko prozesuaren probaren bidez, ZG06C r13N i4M o erresistentzia handiko altzairu herdoilgaitzezko materialaren tratamendu termikoaren prozesua 1 tratamendu termikoko prozesua dela zehazten da. 010 ℃ normalizazioa + 605 ℃ lehen tenplaketa + 580 ℃ bigarren mailako tenplaketa, eta horrek bermatu dezake galdaketa-materialaren propietate mekanikoak, tenperatura baxuko inpaktuaren propietateak eta hotzeko tolestura-propietateak baldintza estandarrak betetzen dituztela.
2) ZG06C r13N i4M o materialak gogorgarritasun ona du. Normalizatu ondoren + birritan tenplatutako tratamendu termikoa karbono baxuko lath martensita + alderantzizko austenita errendimendu onekoa da, indar handia, plastikozko gogortasun handia, gogortasun egokia, pitzadura erresistentzia ona eta galdaketa eta soldadura errendimendu ona duena.
3) Esperimentuak zehazten duen normalizazioa + bi aldiz tenplatzearen tratamendu termikoko eskema pala handien tratamendu termikoko prozesuan aplikatzen da, eta materialaren propietateek erabiltzailearen eskakizun estandarrak betetzen dituzte.
Argitalpenaren ordua: 2024-06-28
