Kako proizvesti visokokvalitetne dijelove od lijevanog željeza s visokim sadržajem kroma?

Lijevano željezo s visokim sadržajem kroma iznimno je važan materijal otporan na habanje koji se široko koristi u industrijama kao što su metalurgija, rudarstvo, cement i energija. Njegovi postupci taljenja i toplinske obrade zahtijevaju stroge zahtjeve kako bi se osigurala idealna mikrostruktura i izvrsna otpornost na trošenje.

Slijedi detaljno objašnjenje ključnih točaka taljenja sastojaka, temperature taljenja, temperature izlijevanja i procesa toplinske obrade lijevanog željeza s visokim sadržajem kroma.

1、 Kemijski sastav rastaljenog lijevanog željeza s visokim udjelom kroma osnova je njegove izvedbe, obično s Cr/C (omjer kroma i ugljika) kao temeljnim elementom dizajna.

1. Raspon kemijskog sastava jezgre (tipično): Ugljik (C): 2,0% -3,5%. Sadržaj ugljika određuje količinu, morfologiju i tvrdoću primarnih karbida i eutektičkih karbida. Što je veći sadržaj ugljika, to je veća tvrdoća, ali se smanjuje žilavost. Krom (Cr): 12% -30% (obično se nalazi u 15% -28%). Krom je ključni element za stvaranje karbida i osiguravanje otpornosti podloge na koroziju. Ključna točka je kontrolirati omjer Cr/C. Molibden (Mo): 0,5% -3,0%. Molibden može poboljšati kaljivost, spriječiti transformaciju perlita i pospješiti stvaranje bainita ili martenzita, posebno za odljevke velikih presjeka. U isto vrijeme, može poboljšati organizaciju, poboljšati žilavost i otpornost na habanje. Bakar (Cu): 0,5% -1,5%. Također se koristi za poboljšanje očvrsljivosti i djelomično je jeftina zamjena za molibden, ali njegov učinak nije tako dobar kao molibden. Nikal (Ni): 0-1,5%. Pomaže u poboljšanju očvrsljivosti i jačanju matrice. Mangan (Mn): 0,5% -1,0%. Stabilizira austenit i poboljšava kaljivost. Međutim, pretjerano visoke razine mogu stabilizirati austenit, što dovodi do povećanja zaostalog austenita i segregacije na granicama zrna, što je štetno za žilavost. Silicij (Si): 0,3% -1,0%. Deoksidirajući elementi, ali će pospješiti grafitizaciju karbida, tako da sadržaj ne smije biti previsok. Sumpor (S) i fosfor (P): Strogo ograničeno. P < 0,06%, S < 0,05%。 Sve su to štetni elementi koji mogu ozbiljno smanjiti žilavost i čvrstoću i povećati sklonost toplinskom pucanju.

2. Važnost omjera Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C karbidi će se pojaviti u strukturi, s nižom tvrdoćom i slabom otpornošću na trošenje. Cr/C ≈ 4-10: visoka tvrdoća (Fe, Cr) ₇ C ∨ eutektički karbid (koji je glavni izvor otpornosti na habanje lijevanog željeza s visokim udjelom kroma) formira se u obliku šipke ili trake, koji ima manji učinak cijepanja na matricu i bolju žilavost. Ovo je najčešće korišteni interval. Cr/C>10: Počinje se stvarati velika količina (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - tipa karbida. Iako je otpornost na koroziju poboljšana, tvrdoća se smanjuje, a otpornost na trošenje nije tako dobra kao (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Izračun sastojaka: Izračunajte omjer punjenja peći na temelju ciljanog sastojka i stope oporavka. Punjanje peći obično se sastoji od sirovog željeza, otpadnog čelika, kromnog željeza (kao što je željezo s visokim udjelom ugljika, željezo s niskim udjelom ugljika u kromu), molibdensko željezo, bakar, ploča od nikla, itd. Referenca za stopu oporavka: Elementi kao što su Cr i Mo imaju visoku stopu oporavka kada se tale u indukcijskoj peći srednje frekvencije, obično izračunatu na 95% -98%. Stopa iskorištenja Mn je oko 85% -95%.

2、 Temperatura topljenja i temperatura izlijevanja

1. Temperatura taljenja: Temperatura točenja ne smije biti previsoka, obično se kontrolira između 1480 °C i 1520 °C. Razlog: Previsoka temperatura može povećati gubitak gorenja elemenata legure (kao što je oksidacija Cr i Si), intenzivirati apsorpciju vodika i dušika u tekućini čelika i učiniti zrna grubima. Niska temperatura ne pogoduje topljenju legure, homogenizaciji sastava i odvajanju troske.

2. Temperatura lijevanja: Temperatura lijevanja treba se odrediti prema debljini stijenke i strukturi odljevka, obično u rasponu od 1380 °C do 1450 °C. Za debele i jednostavne dijelove treba koristiti nižu temperaturu lijevanja (kao što je 1380 °C do 1420 °C) kako bi se olakšalo sekvencijalno skrućivanje, smanjilo skupljanje i pročistila veličina zrna. Tanki zidovi i složeni dijelovi: Koristite više temperature izlijevanja (kao što je 1420 °C-1450 °C) kako biste osigurali dobru sposobnost punjenja. Načelo: pod premisom osiguravanja punjenja, pokušajte koristiti nižu temperaturu izlijevanja što je više moguće.

3、 Ključne točke procesa toplinske obrade

Lijevana mikrostruktura lijevanog željeza s visokim sadržajem kroma obično je austenit + eutektički karbidi + djelomični perlit, niske tvrdoće i slabe žilavosti. Martenzitna matrica visoke tvrdoće i otpornosti na trošenje može se dobiti samo toplinskom obradom.

Srž toplinske obrade je "austenitizacija+kaljenje".

1. Austenitizacija: Temperatura: 940 °C-980 °C. Specifična temperatura ovisi o sastavu, posebno o sadržaju Cr i C. Za formule s visokim udjelom ugljika i kroma, uzmite donju granicu temperature, inače uzmite gornju granicu temperature. Vrijeme izolacije: Obično se izračunava na temelju debljine stijenke, izolacija traje 1 sat za svakih 25 milimetara. Osigurajte da su ugljik i legirajući elementi u karbidima potpuno otopljeni u austenitu, ali produljeno vrijeme može dovesti do rasta zrna i grubljanja karbida. Ključna točka: Nakon austenitizacije, matrica postaje austenit bogat ugljikom i legirajućim elementima.

2. Kaljenje: Metoda hlađenja: Nakon što se ukloni s temperature austenitizacije, mora se brzo ohladiti (ugasiti). Uobičajena metoda: Kašenje zrakom: Ovo je najčešće korištena i sigurna metoda. Zbog visokog sadržaja legure i dobre prokaljivosti, hlađenje zrakom je dovoljno da se izbjegne perlitna transformacija i dobije martenzitna matrica. Za velike ili složene komponente, hlađenje zrakom može učinkovito smanjiti rizik od pucanja. Prisilno gašenje zrakom: korištenje ventilatora za puhanje zraka i ubrzavanje hlađenja. Kaljenje u ulju: Koristi se samo za vrlo male ili jednostavno oblikovane odljevke, s visokim rizikom i lakim pucanjem, što zahtijeva veliki oprez. Namjena: Prehladiti visokotemperaturni austenit ispod temperature martenzitne transformacije (Ms točka) i pretvoriti ga u martenzit visoke tvrdoće.

3. Kaljenje: Nužnost: Nakon kaljenja, unutarnje naprezanje je izuzetno visoko, a struktura je martenzit + rezidualni austenit, koji je vrlo krt i mora se odmah kaliti. Temperatura: Kaljenje na niskoj temperaturi obično se koristi između 200 °C i 300 °C, a ponekad se također koristi kaljenje na srednjoj temperaturi oko 450 °C (što smanjuje tvrdoću, ali poboljšava žilavost). Vrijeme izolacije: 2-6 sati (ovisno o debljini zida). Funkcija: Ublažava stres pri gašenju i sprječava pucanje tijekom upotrebe. Transformacija kaljenog martenzita u kaljeni martenzit malo smanjuje tvrdoću, ali značajno poboljšava žilavost i stabilnost. Pospješuju transformaciju dijela zaostalog austenita u martenzit (sekundarno kaljenje).

4. Specijalni proces: Subkritični tretman. Za neke radne uvjete koji zahtijevaju visoku udarnu žilavost, može se koristiti subkritični tretman s dugotrajnom izolacijom (kao što je 4-10 sati) između 450 °C-520 °C. Ovaj proces razgrađuje zaostali austenit u bainit ferit i karbide, što rezultira izvrsnom kombinacijom čvrstoće i žilavosti, ali se tvrdoća može smanjiti.

Sažetak: Tipična krivulja toplinske obrade za KmTBCr26 lijevano željezo s visokim sadržajem kroma je sljedeća: [Austenitizacija] Zagrijavanje na 960 °C ± 10 °C ->Održavanje 4-6 sati ->[Kaljenje] Hlađenje zrakom na sobnu temperaturu ->[Kaljenje] Odmah zagrijavanje na 250 °C ± 10 °C ->Održavanje 4-6 sati ->Hlađenje zrakom nakon pražnjenja. Važan podsjetnik: Prije ulaska u peć za toplinsku obradu, odljevci se moraju temeljito očistiti (uklanjanje kalupnog pijeska, dizanja, itd.). Brzina zagrijavanja ne smije biti prebrza, posebno za složene komponente. Preporuča se zagrijavanje korak po korak (kao što je održavanje ujednačene temperature od 600 °C određeno vrijeme). Nakon kaljenja, prije upotrebe mora se ohladiti na sobnu temperaturu. Samo preciznom kontrolom sastava, taljenja i niza parametara toplinske obrade mogu se proizvesti visokoučinkoviti dijelovi od lijevanog željeza s visokim sadržajem kroma otporni na habanje.