优化纺织用钢领的组织和性能的研究

【摘要】：钢领是环锭纺纱机对纱线加捻和卷绕的关键元件,对高速纺纱生产和产品质量有很大的影响。它既是钢丝圈运行的轨道,又是锭子、导纱钩中心的基准。环锭纺纱机的“环”即指钢领,其重要性可见一斑。50年前,钢领的材质和类型十分单一,仅有Gs和G两种型号。随着纺织行业的飞速发展,高速钢领技术也飞速发展,现已有数十种类型,材质、加工技术,表面处理技术也有新的突破。钢领直接影响纱线捻度、卷装密度、纺纱断头及成纱毛羽等。随着环锭纺纱技术的进步,钢领作为环锭细纱机、捻纱机的关键器材,其制造技术得到了迅速发展,而国内钢领的使用性能与国际先进水平还存在一定的差距。本文主要针对国内外纺织用钢领的微观组织和表面性能进行透彻地分析比较,再进行组织和性能优化研究。首先分析比较国内外纺织用钢领材质的差异,以及分析化学成分、合金元素、微观组织(渗碳体尺寸、形状等)、奥氏体晶粒度、表面物理性能(硬度、耐磨性等)、残余奥氏体量等来设计优化实验,提高国内纺织用钢领的使用性能。国外钢领使用的材质(100Cr6)和国内(GCr15)化学成分相似,只是牌号不一样,其各元素含量成分(质量分数)分别为0.99%0.24%Si,0.31%Mn,1.44%Cr,0.01%P,0.003%S,其余为Fe。现在国内外纺织用钢领表面大部分是进行电镀铬处理来提高钢领的表面耐磨性和延长钢领的使用寿命。通过检测对比分析,国外钢领基体的平均硬度小于国内钢领的基体为61hrc,国内达到了64hrc,国内外钢领基体的强韧性存在较大差异。通过对国内外纺织用钢领微观组织进行分析发现国外纺织用钢领马氏体更为精细,未溶碳化物的尺寸更为细小且分布更为均匀,平均尺寸为0.32μm,国内未溶碳化物平均尺寸为0.45μm,发现国内未溶碳化物的形状尖角比较多,球化效果不明显且国内轴承钢原材料网状二次渗碳体严重。针对国内某钢领厂gcr15钢钢领球化效果不佳进行了球化退火工艺优化的研究。设计了正火+普通退火与普通球化退火、正火+等温退火与等温退火、固溶+高温回火、固溶+等温退火6种球化退火工艺对gcr15钢钢领淬火回火后的组织和性能的影响。通过正火即950oc×30min→空冷和高温固溶处理即1050oc×30min→950oc油淬工艺作为预处理后进行球化退火与传统球化退火对比,试验结果表明,正火+传统球化退火和固溶+高温退火获得了双细化的效果,有效球化碳化物颗粒和细化碳化物,提高了材料的性能。最佳工艺处理参数为1050oc固溶30min→950oc油淬→790oc×2h→720oc×2h→650oc空冷。最后进行各试样的耐磨性试验,发现对于纺织用钢领的寿命影响最大的就是材料的耐磨性,硬度是决定耐磨性优良的主要因素,但对于钢领来说并不是硬度越高,耐磨性就越好,碳化物尺寸和分布也会影响钢领的耐磨性。通过耐磨性试验测试对比,经过预处理即正火和高温固溶处理的试样具有更好的强韧性,磨损量更少,耐磨性更好。