Hvordan produsere høykvalitets støpejernsdeler av høy kvalitet?

Støpejern med høyt krom er et ekstremt viktig slitesterkt materiale som er mye brukt i industrier som metallurgi, gruvedrift, sement og kraft. Smelte- og varmebehandlingsprosessene krever strenge krav for å sikre ideell mikrostruktur og utmerket slitestyrke.

Følgende er en detaljert forklaring av nøkkelpunktene for smelteingredienser, smeltetemperatur, helletemperatur og varmebehandlingsprosess for støpejern med høyt krom.

1、 Den kjemiske sammensetningen av smeltet støpejern med høyt krom er grunnlaget for ytelsen, vanligvis med Cr/C (kromkarbonforhold) som kjernedesignelementet.

1. Kjernekjemisk sammensetningsområde (typisk): Karbon (C): 2,0 % -3,5 %. Karboninnholdet bestemmer mengden, morfologien og hardheten til primærkarbider og eutektiske karbider. Jo høyere karboninnhold, jo høyere hardhet, men seigheten avtar. Krom (Cr): 12% -30% (vanligvis funnet i 15% -28%). Krom er et nøkkelelement for å danne karbider og sikre korrosjonsmotstanden til underlaget. Nøkkelpunktet er å kontrollere Cr/C-forholdet. Molybden (Mo): 0,5 % -3,0 %. Molybden kan forbedre herdbarheten, hemme perlitttransformasjon og fremme dannelsen av bainitt eller martensitt, spesielt for støpegods med store seksjoner. Samtidig kan det foredle organisasjonen, forbedre seighet og slitestyrke. Kobber (Cu): 0,5 % -1,5 %. Det brukes også for å forbedre herdbarheten og er en delvis billig erstatning for molybden, men effekten er ikke like god som molybden. Nikkel (Ni): 0-1,5 %. Bidra til å forbedre herdbarheten og styrke matrisen. Mangan (Mn): 0,5 % -1,0 %. Stabilisere austenitt og forbedre herdbarheten. Imidlertid kan for høye nivåer stabilisere austenitt, noe som fører til en økning i restaustenitt og segregering ved korngrenser, noe som er skadelig for seigheten. Silisium (Si): 0,3 % -1,0 %. Deoksiderende elementer, men vil fremme karbidgrafitisering, så innholdet bør ikke være for høyt. Svovel (S) og fosfor (P): Strengt begrenset. P < 0,06 %，S < 0,05 %。 De er alle skadelige elementer som kan redusere seighet og styrke alvorlig, og øke tendensen til termisk sprekkdannelse.

2. Viktigheten av Cr/C-forhold: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C-karbider vil vises i strukturen, med lavere hardhet og dårlig slitestyrke. Cr/C ≈ 4-10: høy hardhet (Fe, Cr) ₇ C ∨ eutektisk karbid (som er den viktigste kilden til slitestyrke til høy kromstøpejern) dannes i form av stang eller strimmel, som har mindre splittende effekt på matrisen og bedre seighet. Dette er det mest brukte intervallet. Cr/C>10: En stor mengde (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - type karbider begynner å dannes. Selv om korrosjonsmotstanden er forbedret, reduseres hardheten og slitestyrken er ikke så god som (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Ingrediensberegning: Beregn ovnens ladningsforhold basert på målingrediensen og gjenvinningshastigheten. Ovnsladningen er vanligvis sammensatt av råjern, skrapstål, kromjern (som høykarbon kromjern, lavkarbon kromjern), molybdenjern, kobber, nikkelplate, etc. Referanse for gjenvinningsgrad: Elementer som Cr og Mo har høy gjenvinningsgrad når de smeltes i en middels frekvens induksjonsovn beregnet til 95 % vanligvis -95 %. Utvinningsgraden for Mn er ca. 85 % -95 %.

2、 Smeltetemperatur og helletemperatur

1. Smeltetemperatur: Tappetemperaturen bør ikke være for høy, vanligvis kontrollert mellom 1480 ° C og 1520 ° C. Årsak: For høy temperatur kan øke brenntapet av legeringselementer (som Cr og Si oksidasjon), intensivere absorpsjonen av hydrogen og nitrogen i stålvæsken, og gjøre kornene grove. Lav temperatur bidrar ikke til legeringssmelting, homogenisering av sammensetningen og slaggjernseparasjon.

2. Helletemperatur: Helletemperaturen bør bestemmes i henhold til veggtykkelsen og strukturen til støpegodset, vanligvis fra 1380 ° C til 1450 ° C. For tykke og enkle deler bør en lavere helletemperatur (som 1380 ° C til 1420 ° C) brukes for å lette sekvensiell grynking, redusere sekvensiell grynkning, redusere stivning. Tynnveggede og komplekse deler: Bruk høyere helletemperaturer (som 1420 ° C-1450 ° C) for å sikre god fyllingsevne. Prinsipp: Under forutsetningen om å sikre fylling, prøv å bruke en lavere helletemperatur så mye som mulig.

3、 Nøkkelpunkter i varmebehandlingsprosessen

Den støpte mikrostrukturen til støpejern med høyt krom er vanligvis austenitt+eutektiske karbider+partiell perlitt, med lav hardhet og dårlig seighet. En martensittisk matrise med høy hardhet og slitestyrke kan kun oppnås gjennom varmebehandling.

Kjernen i varmebehandlingen er "austenitisering+quenching".

1. Austenitisering: Temperatur: 940 ° C-980 ° C. Den spesifikke temperaturen avhenger av sammensetningen, spesielt innholdet av Cr og C. For formler med høyt karbon og høyt krom, ta den nedre temperaturgrensen, ellers ta den øvre temperaturgrensen. Isolasjonstid: Vanligvis beregnet ut fra veggtykkelse, isolering tar 1 time for hver 25 millimeter. Sørg for at karbonet og legeringselementene i karbidene er fullstendig oppløst i austenitten, men forlenget tid kan føre til kornvekst og karbidforgrovning. Hovedpoeng: Etter austenitisering blir matrisen austenitt rik på karbon og legeringselementer.

2. Bråkjøling: Avkjølingsmetode: Etter å ha blitt fjernet fra austenitiseringstemperaturen, må den raskt avkjøles (bråkjøles). Vanlig metode: Air Quenching: Dette er den mest brukte og sikre metoden. På grunn av dets høye legeringsinnhold og gode herdbarhet er luftkjøling tilstrekkelig for å unngå perlitttransformasjon og oppnå en martensittisk matrise. For store eller komplekse komponenter kan luftkjøling effektivt redusere risikoen for sprekkdannelse. Tvunget luftslukking: bruk av en vifte for å blåse luft og akselerere kjølingen. Oljeslukking: Brukes kun til svært små eller enkle støpegods, med høy risiko og lett sprekkdannelse, noe som krever stor forsiktighet. Formål: Å superkjøle høytemperaturaustenitt under martensittisk transformasjonstemperatur (Ms-punkt) og transformere den til martensitt med høy hardhet.

3. Tempering: Nødvendighet: Etter bråkjøling er den indre spenningen ekstremt høy, og strukturen er martensitt+restaustenitt, som er svært sprø og må tempereres umiddelbart. Temperatur: Lavtemperaturtempering brukes vanligvis mellom 200 °C og 300 °C, og noen ganger brukes også middeltemperaturtempering rundt 450 °C (som reduserer hardheten, men forbedrer seigheten). Isolasjonstid: 2-6 timer (avhengig av veggtykkelse). Funksjon: Avlast quenching stress og forhindre sprekker under bruk. Å transformere bråkjølt martensitt til temperert martensitt reduserer hardheten litt, men forbedrer seigheten og stabiliteten betydelig. Fremme omdannelsen av noe gjenværende austenitt til martensitt (sekundær bråkjøling).

4. Spesiell prosess: Subkritisk behandling. For enkelte arbeidsforhold som krever høy slagfasthet, kan subkritisk behandling med langtidsisolasjon (som 4-10 timer) mellom 450 °C-520 °C brukes. Denne prosessen dekomponerer restaustenitt til bainittferritt og karbider, noe som resulterer i en utmerket kombinasjon av styrke og seighet, men hardheten kan reduseres.

Oppsummering: En typisk varmebehandlingskurve for KmTBCr26 støpejern med høy krom er som følger: [Austenitisering] Oppvarming til 960 °C ± 10 °C ->Holder i 4-6 timer ->[Quenching] Luftkjøling til romtemperatur ->[Temperering] Umiddelbar oppvarming til 250 °C 4 timer ->Holding til 250 °C 6 timer avkjøling etter utslipp. Viktig påminnelse: Før du går inn i ovnen for varmebehandling, må støpegodset rengjøres grundig (fjerning av støpesand, stigerør osv.). Oppvarmingshastigheten bør ikke være for høy, spesielt for komplekse komponenter. Det anbefales å varme opp trinn for trinn (for eksempel å opprettholde en jevn temperatur på 600 ° C i en periode). Etter temperering må den avkjøles til romtemperatur før bruk. Bare ved nøyaktig å kontrollere sammensetningen, smeltingen og en rekke varmebehandlingsparametere kan det produseres slitesterke deler med høy ytelse av kromstøpejern.