Interpretación de los efectos del proceso de fusión y fundición sobre la microestructura y propiedades de materiales compuestos bimetálicos de cobre y acero.
Resumen: Se prepararon materiales compuestos en capas bimetálicas de acero CuPb15Sn7/45 de bronce con alto contenido de plomo utilizando el método compuesto de fundición por fusión. Se estudió la influencia de los parámetros del proceso, como las condiciones de calentamiento y las velocidades de enfriamiento, en la interfaz compuesta de cobre y acero y en las propiedades estructurales. Los resultados muestran que cuando la temperatura de carga del horno es de 900 grados, la temperatura de mantenimiento es de 1015 grados, el tiempo de mantenimiento es de 5 minutos y se utiliza enfriamiento con nitrógeno, la interfaz cobre-acero tiene excelentes propiedades de unión metalúrgica y la interfaz tiene resistencia a la fractura por tracción. alcanza los 200 MPa; la aleación de cobre La distribución de partículas de plomo en el área es relativamente uniforme y la pérdida por combustión del elemento de plomo es inferior al 1%; la estructura y la distribución del tamaño de grano de la matriz de acero son razonables y muestran un excelente efecto compuesto de fusión y fundición.
A medida que los requisitos para el rendimiento integral de los materiales de ingeniería se vuelven cada vez más altos, es cada vez más difícil que las piezas hechas de un solo material metálico cumplan con sus requisitos de rendimiento integral. Junto con la escasez gradual de recursos de metales preciosos, los materiales compuestos en capas bimetálicas se han promovido y aplicado gradualmente en la industria. Sobre la base del mantenimiento de las características originales de cada capa de metal, el rendimiento general de los materiales compuestos metálicos en capas se ha mejorado significativamente y su proceso de preparación ha atraído cada vez más atención.
El bronce con alto contenido de plomo tiene buena conductividad térmica, resistencia al desgaste, resistencia al impacto y resistencia al agarrotamiento, y se usa ampliamente en la fabricación de componentes hidráulicos como cilindros de bombas de émbolo. Al mismo tiempo, dado que el tipo de red, la constante de red y el número de átomos de electrones externos del cobre y el hierro son muy similares, tienen una buena compatibilidad metalúrgica compuesta. El material compuesto en capas bimetálicas de cobre y acero preparado con acero como capa matriz y bronce con alto contenido de plomo como capa compuesta combina las excelentes propiedades de ambos materiales. En la actualidad, los métodos comunes para preparar materiales compuestos en capas bimetálicas de cobre y acero incluyen el método compuesto explosivo, el método compuesto por laminación, el método compuesto por difusión, el método de fundición centrífuga, el método de fundición por fusión y el método de sinterización de polvo. Entre ellos, el método de composición explosiva y el método de composición rodante se utilizan principalmente para preparar placas de capas bimetálicas; el método de composición por difusión tiene un ciclo de preparación largo y la conservación del calor a largo plazo puede causar fácilmente una oxidación grave y pérdida por combustión de elementos de plomo, y el costo también es alto; el método de fundición centrífuga puede causar fácilmente la macrosegregación del elemento de plomo; La metalurgia de polvos implica muchos procesos, un ciclo de preparación largo y un alto costo.
El método compuesto por fundición en el que se calientan dos materiales al mismo tiempo tiene ventajas técnicas y de costos obvias en la preparación de materiales compuestos en capas bimetálicas de cobre y acero. Este artículo estudiará la influencia de parámetros de proceso específicos en la microestructura y propiedades de materiales bimetálicos de cobre y acero a través de experimentos con compuestos fundidos. Las leyes proporcionan una base teórica para formular un plan compuesto razonable de fundición y fundición de bimetales de cobre y acero.
1. Plan de prueba
1.1 Materiales de prueba
Los materiales utilizados en la prueba incluyen bronce con alto contenido de plomo CuPb15Sn7 y acero 45. Las composiciones químicas de los dos materiales se muestran en la Tabla 1. Antes de la prueba, el acero 45 se procesó en un cilindro de Φ42 mm × 45 mm, se mecanizó una ranura de Φ32 mm × 7 mm en un extremo y la aleación de cobre Se procesó en un disco de Φ30 mm × 6 mm. Después del mecanizado, debe pasar por procesos de tratamiento de superficie, como pulido con papel de lija, lavado con álcali, decapado e inmersión en agua saturada de bórax a 80 grados, y luego ensamblarse como se muestra en la Figura 1 para una prueba de fundición.
