Hvordan producerer man højkvalitets støbejernsdele af høj kvalitet?

Støbejern med højt krom er et ekstremt vigtigt slidbestandigt materiale, der er meget udbredt i industrier som metallurgi, minedrift, cement og kraft. Dens smelte- og varmebehandlingsprocesser kræver strenge krav for at sikre opnåelse af ideel mikrostruktur og fremragende slidstyrke.

Det følgende er en detaljeret forklaring af nøglepunkterne for smeltende ingredienser, smeltetemperatur, hældetemperatur og varmebehandlingsproces for støbejern med højt krom.

1、 Den kemiske sammensætning af smeltet højchromstøbejern er grundlaget for dets ydeevne, normalt med Cr/C (chromcarbon ratio) som det centrale designelement.

1. Interval for kemisk kernesammensætning (typisk): Kulstof (C): 2,0% -3,5%. Kulstofindholdet bestemmer mængden, morfologien og hårdheden af ​​primære carbider og eutektiske carbider. Jo højere kulstofindhold, jo højere hårdhed, men sejheden falder. Chrom (Cr): 12% -30% (findes almindeligvis i 15% -28%). Chrom er et nøgleelement til dannelse af karbider og sikring af substratets korrosionsbestandighed. Nøglepunktet er at kontrollere Cr/C-forholdet. Molybdæn (Mo): 0,5% -3,0%. Molybdæn kan forbedre hærdbarheden, hæmme perlit-transformation og fremme dannelsen af ​​bainit eller martensit, især til støbegods med store sektioner. Samtidig kan det forfine organisationen, forbedre sejhed og slidstyrke. Kobber (Cu): 0,5% -1,5%. Det bruges også til at forbedre hærdbarheden og er en delvist billig erstatning for molybdæn, men dens virkning er ikke så god som molybdæn. Nikkel (Ni): 0-1,5%. Hjælpe med at forbedre hærdbarheden og styrke matrixen. Mangan (Mn): 0,5% -1,0%. Stabiliser austenit og forbedrer hærdbarheden. Imidlertid kan for høje niveauer stabilisere austenit, hvilket fører til en stigning i resterende austenit og segregation ved korngrænser, hvilket er skadeligt for sejheden. Silicium (Si): 0,3% -1,0%. Deoxiderende elementer, men vil fremme carbid grafitisering, så indholdet bør ikke være for højt. Svovl (S) og fosfor (P): Strengt begrænset. P < 0,06%，S < 0,05%。 De er alle skadelige elementer, der alvorligt kan reducere sejhed og styrke og øge tendensen til termisk revnedannelse.

2. Vigtigheden af ​​Cr/C-forhold: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C-karbider vil forekomme i strukturen, med lavere hårdhed og dårlig slidstyrke. Cr/C ≈ 4-10: høj hårdhed (Fe, Cr) ₇ C ∨ eutektisk karbid (som er den vigtigste kilde til slidstyrke af høj kromstøbejern) dannes i form af stang eller strimmel, som har mindre spaltningseffekt på matrixen og bedre sejhed. Dette er det mest brugte interval. Cr/C>10: En stor mængde (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - type carbider begynder at dannes. Selvom korrosionsbestandigheden er forbedret, falder hårdheden, og slidstyrken er ikke så god som (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Ingrediensberegning: Beregn ovnladningsforholdet baseret på målingrediensen og genvindingshastigheden. Ovnladningen er sædvanligvis sammensat af råjern, skrotstål, kromjern (såsom chromjern med højt kulstofindhold, kromjern med lavt kulstofindhold), molybdænjern, kobber, nikkelplade osv. Reference for genvindingsgrad: Grundstoffer som Cr og Mo har en høj genvindingsgrad, når de smeltes i en mellemfrekvens induktionsovn beregnet til 95 %, normalt 9 %. Genvindingsgraden for Mn er omkring 85% -95%.

2、 Smeltetemperatur og hældetemperatur

1. Smeltetemperatur: Tappetemperaturen bør ikke være for høj, normalt kontrolleret mellem 1480 ° C og 1520 ° C. Årsag: For høj temperatur kan øge forbrændingstabet af legeringselementer (såsom Cr og Si oxidation), intensivere absorptionen af ​​brint og nitrogen i stålvæsken, og gøre kornene grove. Lav temperatur er ikke befordrende for legeringssmeltning, homogenisering af sammensætningen og slaggejernseparation.

2. Hældetemperatur: Hældetemperaturen skal bestemmes i henhold til vægtykkelsen og strukturen af ​​støbegodset, sædvanligvis fra 1380 ° C til 1450 ° C. For tykke og simple dele bør en lavere hældetemperatur (såsom 1380 ° C til 1420 ° C) bruges til at lette sekventiel grain-størrelse, reducere sekventiel grain-størrelse, reducere. Tyndvæggede og komplekse dele: Brug højere hældetemperaturer (såsom 1420°C-1450°C) for at sikre god fyldeevne. Princip: Under forudsætning af at sikre påfyldning, prøv at bruge en lavere hældetemperatur så meget som muligt.

3 、 Nøglepunkter i varmebehandlingsprocessen

Den støbte mikrostruktur af højchromstøbejern er normalt austenit+eutektiske karbider+partiel perlit, med lav hårdhed og dårlig sejhed. En martensitisk matrix med høj hårdhed og slidstyrke kan kun opnås gennem varmebehandling.

Kernen i varmebehandling er "austenitization+quenching".

1. Austenitisering: Temperatur: 940 ° C-980 ° C. Den specifikke temperatur afhænger af sammensætningen, især indholdet af Cr og C. For formler med højt kulstof og højt krom, tag den nedre temperaturgrænse, ellers tag den øvre temperaturgrænse. Isoleringstid: Normalt beregnet ud fra vægtykkelse, isolering tager 1 time for hver 25 millimeter. Sørg for, at kulstof- og legeringselementerne i karbiderne er fuldt opløst i austenitten, men længere tid kan føre til kornvækst og hårdmetalsgrovning. Nøglepunkt: Efter austenitisering bliver matrixen austenit rig på kulstof og legeringselementer.

2. Afkøling: Afkølingsmetode: Efter at være blevet fjernet fra austenitiseringstemperaturen skal den hurtigt afkøles (quenched). Almindelig metode: Air Quenching: Dette er den mest almindeligt anvendte og sikre metode. På grund af dets høje legeringsindhold og gode hærdbarhed er luftkøling tilstrækkelig til at undgå perlitomdannelse og opnå en martensitisk matrix. For store eller komplekse komponenter kan luftkøling effektivt reducere risikoen for revner. Tvungen luftslukning: Brug af en ventilator til at blæse luft og accelerere afkølingen. Oliehærdning: Anvendes kun til meget små eller enkle støbegods, med høj risiko og let revnedannelse, hvilket kræver stor forsigtighed. Formål: At superkøle højtemperaturaustenit til under martensitisk transformationstemperatur (Ms-punkt) og omdanne den til martensit med høj hårdhed.

3. Tempering: Nødvendighed: Efter bratkøling er den indre spænding ekstrem høj, og strukturen er martensit+restaustenit, som er meget skør og skal hærdes med det samme. Temperatur: Lavtemperaturtempering bruges normalt mellem 200 °C og 300 °C, og nogle gange bruges mediumtemperaturtempering omkring 450 °C (hvilket reducerer hårdheden, men forbedrer sejheden). Isoleringstid: 2-6 timer (afhængig af vægtykkelse). Funktion: Aflast quenching stress og forhindre revner under brug. Omdannelse af brat martensit til hærdet martensit reducerer hårdheden lidt, men forbedrer sejheden og stabiliteten markant. Fremme omdannelsen af ​​noget resterende austenit til martensit (sekundær quenching).

4. Særlig proces: Subkritisk behandling. Til nogle arbejdsforhold, der kræver høj slagfasthed, kan der anvendes subkritisk behandling med langtidsisolering (såsom 4-10 timer) mellem 450°C-520°C. Denne proces nedbryder restaustenit til bainitferrit og karbider, hvilket resulterer i en fremragende kombination af styrke og sejhed, men hårdheden kan falde.

Opsummering: En typisk varmebehandlingskurve for KmTBCr26 støbejern med høj krom er som følger: [Austenitisering] Opvarmning til 960 ° C ± 10 ° C -> Holder i 4-6 timer -> [Quenching] Luftkøling til stuetemperatur -> [Anløbning] Straks opvarmning til 250 ° C 4 timer -> Holder til 250 ° C 6 timer afkøling efter udledning. Vigtig påmindelse: Inden man går ind i ovnen til varmebehandling, skal støbegodset rengøres grundigt (fjernelse af formsand, stigrør osv.). Opvarmningshastigheden bør ikke være for høj, især for komplekse komponenter. Det anbefales at varme op trin for trin (såsom at opretholde en ensartet temperatur på 600 ° C i en periode). Efter anløbning skal den afkøles til stuetemperatur før brug. Kun ved præcis styring af sammensætningen, smeltningen og en række varmebehandlingsparametre kan højtydende høj-chrom støbejern slidbestandige dele fremstilles.