Как да произвеждаме висококачествени части от чугун с високо съдържание на хром?

Чугунът с високо съдържание на хром е изключително важен материал, устойчив на износване, широко използван в индустрии като металургията, минното дело, цимента и енергетиката. Неговите процеси на топене и термична обработка изискват строги изисквания, за да се гарантира получаването на идеална микроструктура и отлична устойчивост на износване.

Следва подробно обяснение на ключовите моменти на топене на съставките, температура на топене, температура на изливане и процес на топлинна обработка на чугун с високо съдържание на хром.

1、 Химическият състав на разтопения чугун с високо съдържание на хром е в основата на неговата производителност, обикновено с Cr/C (съотношение хром въглерод) като основен елемент на дизайна.

1. Диапазон на химичния състав на ядрото (типично): въглерод (C): 2,0% -3,5%. Съдържанието на въглерод определя количеството, морфологията и твърдостта на първичните карбиди и евтектични карбиди. Колкото по-високо е съдържанието на въглерод, толкова по-висока е твърдостта, но издръжливостта намалява. Хром (Cr): 12% -30% (често срещан в 15% -28%). Хромът е ключов елемент за образуване на карбиди и осигуряване на устойчивост на корозия на основата. Ключовият момент е да се контролира съотношението Cr/C. Молибден (Mo): 0,5% -3,0%. Молибденът може да подобри втвърдяването, да попречи на перлитната трансформация и да насърчи образуването на бейнит или мартензит, особено за отливки с голямо сечение. В същото време може да подобри организацията, да подобри здравината и устойчивостта на износване. Мед (Cu): 0,5% -1,5%. Използва се и за подобряване на втвърдяването и е частично евтин заместител на молибдена, но ефектът му не е толкова добър, колкото молибдена. Никел (Ni): 0-1,5%. Помага за подобряване на закаляемостта и укрепване на матрицата. Манган (Mn): 0,5% -1,0%. Стабилизира аустенита и подобрява закаляването. Прекомерно високите нива обаче могат да стабилизират аустенита, което води до увеличаване на остатъчния аустенит и сегрегация по границите на зърната, което е вредно за якостта. Силиций (Si): 0,3% -1,0%. Дезоксидиращи елементи, но ще насърчат графитизацията на карбида, така че съдържанието не трябва да бъде твърде високо. Сяра (S) и фосфор (P): Строго ограничени. P < 0,06%, S < 0,05%。 Всички те са вредни елементи, които могат сериозно да намалят издръжливостта и якостта и да увеличат склонността към термично напукване.

2. Важността на съотношението Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C карбиди ще се появят в структурата с по-ниска твърдост и слаба устойчивост на износване. Cr/C ≈ 4-10: висока твърдост (Fe, Cr) ₇ C ∨ евтектичен карбид (който е основният източник на устойчивост на износване на чугуна с високо съдържание на хром) се формира под формата на прът или лента, който има по-малък ефект на разцепване върху матрицата и по-добра якост. Това е най-често използваният интервал. Cr/C>10: Голямо количество (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - тип карбиди започват да се образуват. Въпреки че устойчивостта на корозия е подобрена, твърдостта намалява и устойчивостта на износване не е толкова добра, колкото (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Изчисляване на съставките: Изчислете коефициента на зареждане на пещта въз основа на целевата съставка и степента на възстановяване. Зареждането на пещта обикновено се състои от чугун, стоманен скрап, хромово желязо (като високовъглеродно хромово желязо, нисковъглеродно хромово желязо), молибденово желязо, мед, никелова плоча и др. Референтна степен на възстановяване: Елементи като Cr и Mo имат висока степен на възстановяване, когато се стопят в средночестотна индукционна пещ, обикновено изчислена на 95% -98%. Степента на възстановяване на Mn е около 85% -95%.

2、 Температура на топене и температура на изливане

1. Температура на топене: Температурата на източване не трябва да е твърде висока, обикновено се контролира между 1480 ° C и 1520 ° C. Причина: Прекомерната температура може да увеличи загубата на изгаряне на елементи от сплав (като оксидиране на Cr и Si), да засили абсорбцията на водород и азот в стоманената течност и да направи зърната груби. Ниската температура не благоприятства топенето на сплавта, хомогенизирането на състава и отделянето на шлаковото желязо.

2. Температура на изливане: Температурата на изливане трябва да се определи според дебелината на стената и структурата на отливката, обикновено варираща от 1380 °C до 1450 °C. За дебели и прости части трябва да се използва по-ниска температура на изливане (като 1380 °C до 1420 °C), за да се улесни последователното втвърдяване, да се намали свиването и да се подобри размерът на зърното. Тънкостенни и сложни части: Използвайте по-високи температури на изливане (като 1420 °C-1450 °C), за да осигурите добра способност за пълнене. Принцип: Съгласно предпоставката за осигуряване на пълнене, опитайте се да използвате възможно най-ниска температура на изливане.

3、 Ключови моменти от процеса на термична обработка

Микроструктурата на отлятия чугун с високо съдържание на хром обикновено е аустенит + евтектични карбиди + частичен перлит, с ниска твърдост и ниска якост. Мартензитна матрица с висока твърдост и устойчивост на износване може да се получи само чрез термична обработка.

Ядрото на термичната обработка е "аустенитизация + закаляване".

1. Аустенизиране: Температура: 940 ° C-980 ° C. Специфичната температура зависи от състава, особено съдържанието на Cr и C. За формули с високо съдържание на въглерод и високо съдържание на хром вземете долната температурна граница, в противен случай вземете горната температурна граница. Време за изолация: Обикновено се изчислява въз основа на дебелината на стената, изолацията отнема 1 час за всеки 25 милиметра. Уверете се, че въглеродът и легиращите елементи в карбидите са напълно разтворени в аустенита, но продължителното време може да доведе до растеж на зърната и нагрубяване на карбида. Ключов момент: След аустенизиране матрицата става аустенит, богат на въглерод и легиращи елементи.

2. Охлаждане: Метод на охлаждане: След отстраняване от температурата на аустенизиране, той трябва бързо да се охлади (закали). Често срещан метод: Закаляване с въздух: Това е най-често използваният и безопасен метод. Поради високото съдържание на сплав и добрата закаляемост, въздушното охлаждане е достатъчно, за да се избегне перлитна трансформация и да се получи мартензитна матрица. За големи или сложни компоненти въздушното охлаждане може ефективно да намали риска от напукване. Принудително охлаждане с въздух: използване на вентилатор за издухване на въздух и ускоряване на охлаждането. Закаляване с масло: Използва се само за много малки или просто оформени отливки, с висок риск и лесно напукване, което изисква голямо внимание. Цел: Преохлаждане на високотемпературен аустенит под температурата на мартензитна трансформация (точка Ms) и превръщането му в мартензит с висока твърдост.

3. Закаляване: Необходимост: След охлаждане вътрешното напрежение е изключително високо и структурата е мартензит + остатъчен аустенит, който е много крехък и трябва да бъде темпериран незабавно. Температура: Обикновено се използва темпериране при ниска температура между 200 ° C и 300 ° C, а понякога се използва и темпериране при средна температура около 450 ° C (което намалява твърдостта, но подобрява якостта). Време за изолация: 2-6 часа (в зависимост от дебелината на стената). Функция: Облекчаване на напрежението при охлаждане и предотвратяване на напукване по време на употреба. Трансформирането на закален мартензит в темпериран мартензит леко намалява твърдостта, но значително подобрява якостта и стабилността. Насърчаване на трансформацията на малко остатъчен аустенит в мартензит (вторично закаляване).

4. Специален процес: Подкритична обработка. За някои работни условия, които изискват висока якост на удар, може да се използва подкритична обработка с дълготрайна изолация (като 4-10 часа) между 450 °C-520 °C. Този процес разлага остатъчния аустенит на бейнит ферит и карбиди, което води до отлична комбинация от здравина и издръжливост, но твърдостта може да намалее.

Резюме: Типична крива на термична обработка за чугун с високо съдържание на хром KmTBCr26 е следната: [Аустенитизация] Нагряване до 960 °C ± 10 °C ->Задържане за 4-6 часа ->[Закаляване] Въздушно охлаждане до стайна температура ->[Закаляване] Незабавно нагряване до 250 °C ± 10 °C ->Задържане за 4-6 часове ->Въздушно охлаждане след изпразване. Важно напомняне: Преди да влязат в пещта за топлинна обработка, отливките трябва да бъдат почистени старателно (премахване на формовъчен пясък, щрангове и др.). Скоростта на нагряване не трябва да бъде твърде висока, особено за сложни компоненти. Препоръчва се загряване стъпка по стъпка (като например поддържане на равномерна температура от 600 °C за определен период от време). След темпериране трябва да се охлади до стайна температура преди употреба. Само чрез прецизно контролиране на състава, топенето и поредица от параметри на топлинна обработка могат да бъдат произведени високоефективни части от чугун с високо съдържание на хром, устойчиви на износване.