Application de la nouvelle technologie MQ-PT aux billes de broyage en fonte blanche (2)
1. Matériel et méthode d'essai
Les produits en fonte à haute teneur en chrome traités dans cet article sont fabriqués à partir de métal chaud à une température de 1 550 °C, coulé dans un moule froid pour former des boulets de broyage en fonte à haute teneur en chrome de 80 mm de diamètre. La composition chimique du matériau est présentée dans le tableau 1.
Français Afin d'analyser la microstructure de la bille coulée traitée par le procédé MQ-PT, les courbes CCT de la fonte blanche Fe-2,4C-12Cr, les courbes de transformation par refroidissement continu (CCT-RRB-) et les courbes de microstructure et de proportion des matériaux à l'état stationnaire ont été calculées par le logiciel Jmatpro, comme le montre la fig. 1. On peut voir sur la Fig. 1 que pour éviter la précipitation de perlite et de ferrite, le temps de séjour du matériau dans la plage de température de 520-780 °C doit être raccourci autant que possible, et la vitesse de refroidissement de l'échantillon doit être supérieure à 1 °C/s. Dans le même temps, en raison de la fonte à haute teneur en chrome, la fonte est facile à tremper et à fissurer, elle n'est donc pas adaptée à un refroidissement à une vitesse de refroidissement continue trop élevée.
Après traitement par le procédé MQ-PT, la bille de broyage en fonte à haute teneur en chrome a été soumise à des mesures mécaniques et de performance : un échantillon de dureté de 10 mm x 5 mm x 80 mm a été découpé radialement. La dureté a été mesurée à l'aide d'un 500RA type Lo. Un échantillon d'impact standard de 10 mm x 10 mm x 55 mm a également été découpé radialement. L'essai d'impact a été réalisé sur la machine d'essai d'impact automatique PTM2200-D1. L'échantillon, sa microstructure et sa microstructure ont été observés au microscope optique Nikon Eclipse MA200. Le balayage (MEB) a été réalisé sur un équipement Sirion 200 de Jeol ; la tension a été sélectionnée à 10 kV. L'échantillon TEM a été mesuré au microscope électronique Jeol Jem 2100, avec transmission, observation vers le haut, accélération et tension sélectionnée à 200 kV. À l'aide de l'équipement d'essai de contrainte résiduelle produit par Jinan Sigma, la contrainte résiduelle à la surface de la bille coulée a été mesurée par la méthode du trou borgne.
2. Résultat du test et analyse
Dans le procédé MQ-PT, le refroidissement rapide est assuré par la solution de lixiviation. Le refroidissement à l'air réchauffe l'effluent ; le carbone est précipité et réparti par auto-revenu. Ainsi, la trempe et la répartition, le revenu, la température et la durée sont contrôlés par le temps d'immersion et d'extraction de la bille coulée. Sur la base d'une pièce coulée de 80 mm de diamètre, d'une bille, d'une couche de NOR, d'une trempe à l'huile et du MQ-PT, les propriétés mécaniques et la microstructure ont été testées et analysées. Avant les propriétés mécaniques et l'analyse, les fissures de surface ont été détectées par détection de défauts de coloration. La surface de la bille coulée après le traitement MQ-PT était bonne et aucune fissure n'a été constatée, comme le montre la figure 2.
2.1 Dureté
Comme le montre la figure 3, après traitement MQ-PT, la dureté radiale moyenne des billes coulées à haute teneur en chrome est d'environ 60 HRC, soit environ 17 HRC de plus que celle des billes coulées refroidies à l'air et environ 4 HRC de plus que celle après trempe à l'huile. Après traitement MQ-PT, la plage de variation de dureté est de ± 1 HRC, la plage de variation de dureté radiale après refroidissement à l'air de ± 3 HRC et la plage de variation de dureté radiale après trempe à l'huile de ± 2,6 HRC. L'uniformité de dureté des billes traitées par le procédé MQ-PT est optimale. La dureté élevée et la faible plage de variation de dureté sont très avantageuses pour améliorer la résistance à l'usure du matériau. Lors du procédé MQ-PT, la bille est trempée alternativement à l'eau et à l'air à plusieurs reprises, ce qui permet de réduire efficacement la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur et d'améliorer la dureté et l'uniformité de la microstructure. La différence de dureté entre les parties intérieures et extérieures des échantillons refroidis par air est la plus importante, principalement due à la grande différence de propriétés mécaniques entre le carbure à haute dureté et la matrice de perlite à faible dureté.
2.2 Propriété d'impact
Des éprouvettes d'essai de choc Charpy de 10 mm × 10 mm × 55 mm sans coulure ont été découpées dans la bille coulée. L'essai de choc a été réalisé à température ambiante (25 °C) sur la machine d'essai de choc automatique PTM2200-D1. Les résultats spécifiques sont présentés dans le tableau 2 ; après traitement MQ-PT, la ténacité moyenne au choc de la bille coulée est de 12,6 J/cm, soit environ 10 J/cm de plus que celle obtenue avec un traitement par refroidissement à l'air, environ 4 fois supérieure à celle obtenue avec un traitement par refroidissement à l'air et environ 2 fois supérieure à celle obtenue avec un traitement par trempe à l'huile. On peut conclure que la bille coulée à haute teneur en chrome traitée par le procédé MQ-PT présente non seulement une dureté très élevée, mais aussi une très bonne ténacité au choc, bien supérieure à celle obtenue avec un traitement thermique conventionnel.
