Hur producerar man högkvalitativa delar av högkrom gjutjärn?

Högkromgjutjärn är ett extremt viktigt slitstarkt material som ofta används inom industrier som metallurgi, gruvdrift, cement och kraft. Dess smältnings- och värmebehandlingsprocesser kräver stränga krav för att säkerställa en idealisk mikrostruktur och utmärkt slitstyrka.

Följande är en detaljerad förklaring av nyckelpunkterna för smältande ingredienser, smälttemperatur, hälltemperatur och värmebehandlingsprocess för gjutjärn med högt kromhalt.

1、 Den kemiska sammansättningen av smält gjutjärn med högt kromhalt är grunden för dess prestanda, vanligtvis med Cr/C (kromkolkvot) som kärndesignelement.

1. Kärnkemisk sammansättning (typiskt): Kol (C): 2,0% -3,5%. Kolinnehållet bestämmer kvantiteten, morfologin och hårdheten hos primära karbider och eutektiska karbider. Ju högre kolhalt desto högre hårdhet, men segheten minskar. Krom (Cr): 12% -30% (finns vanligen i 15% -28%). Krom är ett nyckelelement för att bilda karbider och säkerställa substratets korrosionsbeständighet. Nyckelpunkten är att kontrollera Cr/C-förhållandet. Molybden (Mo): 0,5% -3,0%. Molybden kan förbättra härdbarheten, hämma perlitomvandling och främja bildningen av bainit eller martensit, speciellt för gjutgods med stor sektion. Samtidigt kan den förfina organisationen, förbättra segheten och slitstyrkan. Koppar (Cu): 0,5% -1,5%. Det används också för att förbättra härdbarheten och är ett delvis billigt substitut för molybden, men dess effekt är inte lika bra som molybden. Nickel (Ni): 0-1,5%. Bidra till att förbättra härdbarheten och stärka matrisen. Mangan (Mn): 0,5% -1,0%. Stabilisera austenit och förbättra härdbarheten. Alltför höga halter kan dock stabilisera austenit, vilket leder till en ökning av restaustenit och segregation vid korngränser, vilket är skadligt för segheten. Kisel (Si): 0,3% -1,0%. Deoxiderande element, men kommer att främja karbidgrafitisering, så innehållet bör inte vara för högt. Svavel (S) och fosfor (P): Strikt begränsad. P < 0,06 %，S < 0,05 %。 De är alla skadliga ämnen som allvarligt kan minska seghet och styrka och öka tendensen till termisk sprickbildning.

2. Vikten av Cr/C-förhållande: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C-karbider kommer att uppstå i strukturen, med lägre hårdhet och dålig slitstyrka. Cr/C ≈ 4-10: hög hårdhet (Fe, Cr) ₇ C ∨ eutektisk karbid (som är den främsta källan till slitstyrka hos högt kromgjutjärn) bildas i form av stav eller remsa, vilket har mindre klyvningseffekt på matrisen och bättre seghet. Detta är det vanligaste intervallet. Cr/C>10: En stor mängd (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - karbider börjar bildas. Även om korrosionsbeständigheten förbättras, minskar hårdheten och slitstyrkan är inte lika bra som (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Ingrediensberäkning: Beräkna ugnsladdningsförhållandet baserat på målingrediensen och återvinningshastigheten. Ugnsladdningen är vanligtvis sammansatt av tackjärn, skrotstål, kromjärn (såsom kromjärn med högt kolhalt, kromjärn med låg kolhalt), molybdenjärn, koppar, nickelplåt etc. Referens för återvinningsgrad: Grundämnen som Cr och Mo har en hög återvinningsgrad när de smälts i en medelfrekvent induktionsugn beräknad till 9 %, vanligtvis -9 %. Återvinningsgraden för Mn är cirka 85% -95%.

2、 Smälttemperatur och hälltemperatur

1. Smälttemperatur: Tappningstemperaturen bör inte vara för hög, vanligtvis kontrollerad mellan 1480 ° C och 1520 ° C. Orsak: För hög temperatur kan öka förbränningsförlusten av legeringselement (som Cr- och Si-oxidation), intensifiera absorptionen av väte och kväve i stålvätskan och göra kornen grova. Låg temperatur bidrar inte till legeringssmältning, homogenisering av sammansättningen och slaggjärnseparation.

2. Hälltemperatur: Hälltemperaturen bör bestämmas i enlighet med gjutgodsets väggtjocklek och struktur, vanligtvis från 1380 ° C till 1450 ° C. För tjocka och enkla delar bör en lägre hälltemperatur (som 1380 ° C till 1420 ° C) användas för att underlätta sekventiell grynning, reducera sekventiell stelning och återfinning. Tunnväggiga och komplexa delar: Använd högre hälltemperaturer (som 1420 ° C-1450 ° C) för att säkerställa god fyllningsförmåga. Princip: Under förutsättningen att säkerställa fyllning, försök att använda en lägre hälltemperatur så mycket som möjligt.

3、 Nyckelpunkter i värmebehandlingsprocessen

Den gjutna mikrostrukturen av gjutjärn med högt kromhalt är vanligtvis austenit+eutektiska karbider+partiell perlit, med låg hårdhet och dålig seghet. En martensitisk matris med hög hårdhet och slitstyrka kan endast erhållas genom värmebehandling.

Kärnan i värmebehandling är "austenitisering+släckning".

1. Austenitiserande: Temperatur: 940 ° C-980 ° C. Den specifika temperaturen beror på sammansättningen, särskilt innehållet av Cr och C. För formler med högt kolhalt och högt krom, ta den nedre temperaturgränsen, annars ta den övre temperaturgränsen. Isoleringstid: Beräknas vanligtvis utifrån väggtjocklek, isolering tar 1 timme för var 25:e millimeter. Se till att kolet och legeringselementen i karbiderna är helt upplösta i austeniten, men förlängd tid kan leda till korntillväxt och karbidförgrovning. Nyckelpunkt: Efter austenitisering blir matrisen austenit rik på kol och legeringsämnen.

2. Släckning: Kylningsmetod: Efter att ha avlägsnats från austenitiseringstemperaturen måste den snabbt kylas (släckas). Vanlig metod: Luftsläckning: Detta är den mest använda och säkra metoden. På grund av dess höga legeringshalt och goda härdbarhet är luftkylning tillräcklig för att undvika perlitomvandling och erhålla en martensitisk matris. För stora eller komplexa komponenter kan luftkylning effektivt minska risken för sprickbildning. Forcerad luftsläckning: Använd en fläkt för att blåsa luft och påskynda kylningen. Oljehärdning: Används endast för mycket små eller enkelt formade gjutgods, med hög risk och lätt sprickbildning, vilket kräver stor försiktighet. Syfte: Att underkyla högtemperaturaustenit under martensitisk omvandlingstemperatur (Ms-punkt) och omvandla den till martensit med hög hårdhet.

3. Anlöpning: Nödvändighet: Efter härdning är den inre spänningen extremt hög, och strukturen är martensit+restaustenit, som är mycket spröd och måste härdas omedelbart. Temperatur: Lågtemperaturhärdning används vanligtvis mellan 200 °C och 300 °C, och ibland används även medeltemperaturhärdning runt 450 °C (vilket minskar hårdheten men förbättrar segheten). Isoleringstid: 2-6 timmar (beroende på väggtjocklek). Funktion: Avlasta släckningsspänningen och förhindra sprickbildning under användning. Omvandling av släckt martensit till härdat martensit minskar hårdheten något, men förbättrar avsevärt seghet och stabilitet. Främja omvandlingen av en del restaustenit till martensit (sekundär släckning).

4. Specialprocess: Subkritisk behandling. För vissa arbetsförhållanden som kräver hög slagseghet kan subkritisk behandling med långtidsisolering (som 4-10 timmar) mellan 450°C-520°C användas. Denna process bryter ned restaustenit till bainitferrit och karbider, vilket resulterar i en utmärkt kombination av styrka och seghet, men hårdheten kan minska.

Sammanfattning: En typisk värmebehandlingskurva för KmTBCr26 gjutjärn med hög kromhalt är följande: [Austenitisering] Uppvärmning till 960 °C ± 10 °C ->Håller i 4-6 timmar ->[Quenching] Luftkylning till rumstemperatur ->[Anlöpning] Omedelbar uppvärmning till 250 °C 4 timmar ->Hålning till 250 °C 4 timmar kylning efter urladdning. Viktig påminnelse: Innan man går in i ugnen för värmebehandling måste gjutgodset rengöras noggrant (borttagning av formsand, stigrör etc.). Uppvärmningshastigheten bör inte vara för hög, särskilt för komplexa komponenter. Det rekommenderas att värma upp steg för steg (som att bibehålla en enhetlig temperatur på 600 ° C under en tid). Efter anlöpning måste den kylas till rumstemperatur före användning. Endast genom att exakt kontrollera sammansättningen, smältningen och en rad värmebehandlingsparametrar kan högpresterande högkromgjutjärns slitstarka delar framställas.