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高钒铸铁Ω102A及其研发

  • 分类:技术支持
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  • 来源:
  • 发布时间:2021-12-28 14:02
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【概要描述】

高钒铸铁Ω102A及其研发

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  • 分类:技术支持
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高钒铸铁Ω102A及其研发

 

十年前,我公司研发了与德国编号043相类似的高铬铸铁Ω101A,在塑胶改性配混市场着实火了一把,几乎成了我们国家高端配混机的标配产品。但是随着更高比例的增强剂和填充料需要添加到塑胶原料中,配混平双挤出机的磨耗矛盾日益突出,高铬铸铁Ω101A有限的耐磨损性能日益“相形见绌”,研发一种更高耐磨损性能的材料来作为平双挤出机组合机筒工作内衬成了当务之急,于是我们的研发人员想到了元素“钒”和元素“钨”。

材料界有一种说法,如果说钢是虎,那么钒就是翼,钢含钒犹如虎添翼。钢中只需要加入百分之几的钒,就能使钢的弹性、硬度、强度大增 ,抗磨损和抗爆裂性极好,就会既耐高温又抗奇寒...,得益于元素钒的这个特性,军界愿意用钒钢来制造穿甲弹,因为它能够射穿甚至40厘米厚的钢板。我们知道,钒是强碳化物形成元素,与碳的结合力极强,形成稳定的碳化钒VCVC是典型的高熔点、高硬度、高弥散度碳化物,因此是强烈提高材料耐磨性的元素。无论在回火过程中析出,还是在其他阶段形成VC质点呈现微小弥散状态,这种弥散的碳化物质点是金属材料二次硬化的主要诱因优良硬质相的碳化钒能够抗磨损,同时非常令人鼓舞的是它还具有较好的耐腐蚀性能,它能耐淡水和海水等的碱性侵蚀(其耐气--水腐蚀的性能要比大多数不锈钢还要好),还能耐除氢氟酸以外的各种非氧化性酸,例如盐酸和稀硫酸的腐蚀,因此又非常适合某些配混平双挤出机的特定工况条件

由此,我们大胆研发超硬高耐磨损高钒铸铁材料来应用于椭圆内衬套的制造,于是就有了今天市场又一热捧的Ω102A

为什么我们没有选择元素“钨”,原因是钨元素会显著地降低钢的热导率,我们知道这是挤出机之大忌。

我公司研发的超硬高耐磨损高钒铸铁Ω102A合金元素含量及硬度见下表:

Fe

    C

    Cr

Si

Mn

Mo

V

Hardness

Bal

2.83.2

5.010.0

0.81.3

0.60.8

1.21.5

6.010.0

HRC 60~64

经比对,我公司研发的上述Ω102A材料的特性与德国W&P公司专用于平双挤出机代号为099.3高钒铸铁合金相平行。由于价格相当昂贵的钒在材料中占据一个高的比例,使得材料Ω102A具有超硬及高耐磨损的特性,上海材料研究所在相同摩擦副及相同重力作用下,小样耐磨损测定高钒铸铁Ω102A合金磨损减量比高速钢M2(国内牌号为W6Mo5Cr4V2要少三倍以上,比高铬铸铁Ω101A也少二倍以上,即其理论使用寿命是高速钢M2的三倍,是高铬铸铁Ω101A的二倍。

 一些高端用户反馈他们使用芬兰美卓(METRO)公司进口的粉末工具钢WR5材料制造的椭圆内衬套,效果理想,使用寿命长,下面让我们来比对看看高钒铸铁Ω102A材料与同属高钒超硬高耐磨损特种材料WR5二者元素成份

 Item

Fe

   C

    Cr

Si

Mn

Mo

V

硬度

交货期

102A

Bal

2.83.2

5.010.0

0.81.3

0.60.8

1.21.5

6.010.0

HRC 60~64

50

WR5

Bal

2.42.7

5.07.0

0.51.0

≤0.5

1.31.6

9.010.0

HRC 60~64

100

从表中我们可以了解到二者的元素含量非常接近,区别在于芬兰美卓公司的WR5材料椭圆套是采用粉末冶金高温等静压HIP工艺成型,因此美卓公司对用户一次下单的平行双孔特定形状和特定尺寸的椭圆套铸造件数量要求高,一般需要满足下单一吨以上,而且交货周期长达60天,成本当然相当昂贵。而我公司常规供货的Ω102A椭圆套是精密铸造型,对用户一次下单数量没有要求,交货速度快,成本相对较低。需要说明的是,我公司也有能力提供粉末冶金高温等静压HIP成型的Ω102A合金椭圆套,也有能力提供经过HIP高温等静压炉致密化处理的Ω102A椭圆套,但是同样受到与上面所述芬兰美卓公司WR5完全相同的下单数量及交货期的限制,。

我们知道,任何机械部件的使用寿命,除了取决于制造材料的元素成份和热处理手段以外,还取决于材料的致密性,即其密度。经过HIP高温等静压处理的工件密度远高于一般精密铸造成型,这是没有疑问的,因此等静压工件使用寿命更长。但是如果将制造成本作一个比较,我们发现相同规格椭圆套采用粉末工具钢WR5制造的成本采用精密铸造成型高钒铸铁Ω102A8倍以上因此从性价比和从交货期上比较,采用我公司精密铸造的Ω102A材料制造的椭圆内衬套,其优势也是毫无疑问的

由于Ω101A中铬的含量远高于Ω102A,因此高钒铸铁Ω102A的耐腐蚀性能差于高铬铸铁Ω101A

 

上海原元康机械设备有限公司 / 总工程师办公室

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