High Speed Steel (HSS) -telat ylittävät tavanomaiset valurauta- ja runsaan nikkelipitoiset kromitelat yhden perusedun ansiosta: huolellisesti suunniteltu kovametallijärjestelmä. Seosalkuaineet - hiili, vanadiini, volframi, molybdeeni, kromi ja joskus niobium - eivät vain nosta kovuutta. Ne määrittävät, mitkä karbidifaasit saostuvat, kuinka nämä karbidit jakautuvat ja lopulta kuinka kauan tela säilyy myllyssä. Oikean kemian saaminen on ero toimittavan rullan välillä 3–5 × teräksen läpijuoksu uraa kohti ja sellainen, joka kuluu ennenaikaisesti.
Meidän High Speed Steel Rolls (HSS) on suunniteltu tarkasti säädetyillä seoskoostumuksilla karbidin tilavuusosuuden maksimoimiseksi säilyttäen samalla vaativiin valssausaikatauluihin tarvittavan sitkeyden.
HSS-tela-mikrorakenteissa neljä kovametallifaasia hoitaa raskaan noston. Niiden Vickersin asteikolla mitatut kovuusarvot asettavat selkeän nokkimisjärjestyksen kulutuskestävyydelle:
| Karbidi tyyppi | Ensisijaiset muodostuselementit | Kovuus (HV) | Avainrooli |
|---|---|---|---|
| MC | V, Nb (VC, NbC) | ~3000 | Ensisijainen kulutuskestävyys |
| M7C3 | Cr | ~2500 | Eutektinen karbidi, kulutuskestävyys |
| M2C | Mo, W | ~2000 | Eutektinen karbidi, murtumankestävä |
| M6C | Mo, W, Fe | ~1500-1800 | Matriisin vahvistaminen |
MC-karbidit – pääosin VC – ovat vaikein vaihe ja tehokkain hankaavaa kulumista vastaan. M7C3- ja M2C-eutektiset karbidit, kun ne ovat hyvin dispergoituneita ja toisiinsa liittämättömiä, vastustavat halkeamien leviämistä. Karbidin kokonaistilavuusosuus hyvin suunnitellussa HSS-laadussa on tyypillisesti noin 15 % , verrattuna tavanomaisten rullamateriaalien paljon alhaisempiin tasoihin.
Hiili on karbidin muodostumisen perusta. Suurempi hiilipitoisuus nostaa suoraan karbidin tilavuusosuutta ja kovettumista. HSS-teloissa käytetyillä tasoilla (1,50–2,20 %) hiili mahdollistaa MC-, M2C- ja M7C3-faasien yhteissaostuksen. Tämän alueen alapuolella karbidin tiheys on riittämätön; sen yläpuolella hauraus lisääntyy jyrkästi. Matriisikoostumus ja lämpökäsittelyvaste ovat myös hiilestä riippuvaisia, ja optimaalinen kovuus saavutetaan tyypillisesti noin 1,0 %:lla liuennutta hiiltä austeniitissa ennen sammuttamista.
Vanadiini on kulutuskestävyyden tärkein yksittäinen elementti. Se muodostaa MC-tyyppisiä karbideja (pääasiassa VC), joiden kovuus on noin HV 3000 – kovempaa kuin mikään muu kovametallifaasi HSS:ssä. Nämä hienot esieutektiset MC-hiukkaset ovat jakautuneet tasaisesti eivätkä muodosta jatkuvia verkkoja, mikä pitää sitkeyden hyväksyttävänä. Tutkimukset vahvistavat, että näytteillä, jotka sisältävät pääasiassa MC-karbideja, on vertailukelpoinen tai parempi kulumiskestävyys kuin niillä, joissa on sekoitettuja MC M2C -rakenteita, joten vanadiinin optimointi on keskeistä telaseossuunnittelussa. Suositeltu vanadiinipitoisuus telasovelluksissa on 5–6 %.
Molybdeenillä on kaksi tehtävää. Ensinnäkin se edistää M2C- ja M6C-karbidin muodostumista ja lisää karbidin kokonaistilavuusosuutta. Toiseksi molybdeenin rikastaminen karbidihiukkasten sisällä vähentää niiden halkeiluherkkyyttä käyttökuormituksen aikana – mekanismi, joka pidentää suoraan rullakampanjan käyttöikää. Tämä sitkeysvaikutus saavuttaa huippunsa, kun molybdeenin määrä on 4–8 %. Tämän ikkunan ulkopuolelle voi muodostua karkeampia karbidimorfologioita. Suositeltu pitoisuus telaseoksille on 3–4 %.
Volframi edistää punaista kovuutta – kovuuden säilymistä korkeissa valssauslämpötiloissa – ja osallistuu M2C- ja M6C-karbidin muodostumiseen molybdeenin rinnalla. Volframi ja molybdeeni ovat osittain vaihdettavissa keskenään: molybdeenillä voidaan korvata volframia noin puolet painoprosentista. Nykyaikaisissa HSS-telakoostumuksissa molybdeeni on usein etusijalla sen edullisemman karbidimorfologian hallinnan vuoksi, ja volframia käytetään täydentävänä lisäyksenä.
Kromi parantaa kovettuvuutta, hapettumiskestävyyttä ja karkaisuvastetta. Se on M7C3-karbidien (HV ~ 2500) pääasiallinen muotoilija, joka edistää merkittävästi kulutuskestävyyttä ja hyvin hajotettuna estää halkeamien leviämistä. Kromi myös stabiloi austeniittia lämpökäsittelyn aikana. Telojen optimaalinen pitoisuus on 5–7 %, mikä tasapainottaa kovametallin muodostusta isojen, yhteenliitettyjen kromikarbidiverkkojen riskiä vastaan, mikä vähentäisi sitkeyttä. Suositeltu pitoisuus on 5-7 %.
Niobiumia, kun sitä lisätään, muodostuu NbC - MC-tyyppinen karbidi, joka on samanlainen kuin VC, mutta jolla on hieman korkeampi sulamispistestabiilisuus. Se parantaa karbidin yleistä jakautumista ja voi osittain korvata vanadiinin. Sen käyttö HSS-teloissa on enemmän kohdennettua kuin laajamittaista, mutta se tarjoaa mitattavia parannuksia karbidin dispersion tasaisuuteen.
Karbidin tilavuusosuus (CVF) ei ole vain "enemmän on parempi". Liian korkea CVF – varsinkin jos se saavutetaan karkeiden, toisiinsa liittyvien eutektisten karbidien avulla – heikentää sitkeyttä ja nopeuttaa halkeilua lämpökierron aikana. Tavoitteena on noin kontrolloitu CVF 15 % in standard HSS grades , joka koostuu hienoista, erillisistä MC-hiukkasista ja hyvin dispergoituneista, toisiinsa liittymättömistä M2C- ja M7C3-eutektisistä karbideista.
Tärkeimmät mikrorakennetavoitteet maksimaalisen kulutuskestävyyden ja riittävän sitkeyden saavuttamiseksi ovat:
Pelkästään hiili- ja kromipitoisuuden lisääminen lisää CVF:ää, mutta ei lineaarisesti paranna kulumishäviötä – karkeat karbidit halkeilevat käyttöjännityksen aikana. Hallittu molybdeenin lisääminen muuttaa karbidin tilavuuden todelliseksi kulumissuorituskyvyksi estämällä karbidin murtumista.
Erilaiset vierintäasennot vaativat erilaisia seostasapainoja. Viimeistelytelineet vaativat maksimaalista kovuutta ja kulutuskestävyyttä; rouhintatelineet tarvitsevat suurempaa sitkeyttä. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto tavallisissa HSS- ja S-HSS-teloissa käytetyistä koostumusikkunoista:
| Arvosana | C % | Cr % | Mo % | V % | W % | Kovuus (HSD) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HSS | 1.50–2.20 | 3.00-8.00 | 2.00–8.00 | 2.00–9.00 | 0–8.00 | 75–95 |
| S-HSS | 0,60–1,20 | 3.00–9.00 | 2.00–5.00 | 0.40-3.00 | 0–3.00 | 75–98 |
HSS-laadut sisältävät enemmän vanadiinia ja hiiltä, mikä maksimoi MC-karbidin tiheyden viimeistelytarkoituksiin. S-HSS-laadut hillitsevät näitä elementtejä ja antavat etusijalle lämpöväsymiskestävyyden työtelasovelluksissa kuumanauhamyllyissä. Molemmat ovat saatavilla meiltä Valettu teräsrulla alue, suunniteltu tietyn rullausaikataulun ja seisonta-asennon mukaan.
Kun lejeeringin koostumus ja karbidin tilavuusosuus on optimoitu oikein, käyttötulokset ovat mitattavissa. HSS-rullat saavuttavat 3–5 kertaa suurempi teräksen läpijuoksu uraa kohti valurautateloihin verrattuna ja kokonaiskäyttöikä vähintään 4 kertaa pidempi. Läpivientiprofiilit pysyvät vakaina pitkien kampanjoiden aikana, koska korkeakovuus MC-kovametallipinta kestää urien kulumista ja säilyttää tuotteen mittatarkkuuden ilman toistuvaa uudelleenhiontaa. Lämpöväsymiskestävyys säilyy, koska yhteenliittämätön kovametalliarkkitehtuuri rajoittaa halkeamien alkamista ja etenemistä vierintäkosketusvyöhykkeen syklisen kuumennuksen ja sammutuksen alaisena.
Nämä suorituskyvyn parannukset merkitsevät suoraan vähemmän rullanvaihtoja, lyhyempiä seisokkeja ja pienempiä valssauskustannuksia tonnia kohti – minkä vuoksi oikein määritellyt HSS-rullat ovat edelleen suosituin materiaali tankojen, valssilankojen ja profiiliteräksen viimeistelytelineissä maailmanlaajuisesti.
Copyright © Huzhou Zhonghang Roll Co., Ltd. All Rights Reserved.
中文简体
