Hoe hoogwaardige gietijzeren onderdelen met hoog chroomgehalte produceren?

Gietijzer met een hoog chroomgehalte is een uiterst belangrijk slijtvast materiaal dat veel wordt gebruikt in industrieën zoals de metallurgie, mijnbouw, cement en energie. De smelt- en warmtebehandelingsprocessen vereisen strenge eisen om een ​​ideale microstructuur en uitstekende slijtvastheid te garanderen.

Het volgende is een gedetailleerde uitleg van de belangrijkste punten van smeltingrediënten, smelttemperatuur, giettemperatuur en warmtebehandelingsproces voor gietijzer met hoog chroomgehalte.

1. De chemische samenstelling van gesmolten gietijzer met een hoog chroomgehalte is de basis van de prestaties, meestal met Cr/C (chroomkoolstofverhouding) als het belangrijkste ontwerpelement.

1. Bereik van de chemische kernsamenstelling (typisch): Koolstof (C): 2,0% -3,5%. Het koolstofgehalte bepaalt de hoeveelheid, morfologie en hardheid van primaire carbiden en eutectische carbiden. Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe hoger de hardheid, maar de taaiheid neemt af. Chroom (Cr): 12% -30% (vaak aangetroffen in 15% -28%). Chroom is een sleutelelement voor het vormen van carbiden en het garanderen van de corrosieweerstand van het substraat. Het belangrijkste punt is het beheersen van de Cr/C-verhouding. Molybdeen (Mo): 0,5% -3,0%. Molybdeen kan de hardbaarheid verbeteren, de perliettransformatie remmen en de vorming van bainiet of martensiet bevorderen, vooral bij gietstukken met grote doorsneden. Tegelijkertijd kan het de organisatie verfijnen, de taaiheid en slijtvastheid verbeteren. Koper (Cu): 0,5% -1,5%. Het wordt ook gebruikt om de hardbaarheid te verbeteren en is een gedeeltelijk goedkope vervanger voor molybdeen, maar het effect is niet zo goed als molybdeen. Nikkel (Ni): 0-1,5%. Helpen bij het verbeteren van de hardbaarheid en het versterken van de matrix. Mangaan (Mn): 0,5% -1,0%. Stabiliseer austeniet en verbeter de hardbaarheid. Te hoge niveaus kunnen echter austeniet stabiliseren, wat leidt tot een toename van restausteniet en segregatie bij korrelgrenzen, wat schadelijk is voor de taaiheid. Silicium (Si): 0,3% -1,0%. Deoxiderende elementen, maar bevorderen de grafitisering van carbiden, dus het gehalte mag niet te hoog zijn. Zwavel (S) en fosfor (P): strikt beperkt. P < 0,06%，S < 0,05%。 Het zijn allemaal schadelijke elementen die de taaiheid en sterkte ernstig kunnen verminderen en de neiging tot thermisch scheuren kunnen vergroten.

2. Het belang van de Cr/C-verhouding: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C-carbiden zullen in de structuur voorkomen, met een lagere hardheid en een slechte slijtvastheid. Cr/C ≈ 4-10: hoge hardheid (Fe, Cr) ₇ C ∨ eutectisch carbide (dat de belangrijkste bron van slijtvastheid is van gietijzer met hoog chroomgehalte) wordt gevormd in de vorm van staaf of strip, wat minder splijteffect op de matrix en een betere taaiheid heeft. Dit is het meest gebruikte interval. Cr/C>10: Er begint zich een grote hoeveelheid (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆-type carbiden te vormen. Hoewel de corrosieweerstand wordt verbeterd, neemt de hardheid af en is de slijtvastheid niet zo goed als (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Berekening van ingrediënten: Bereken de ovenladingsverhouding op basis van het doelingrediënt en de terugwinningssnelheid. De ovenlading bestaat gewoonlijk uit ruwijzer, schrootstaal, chroomijzer (zoals chroomijzer met hoog koolstofgehalte, chroomijzer met laag koolstofgehalte), molybdeenijzer, koper, nikkelplaat, enz. Referentie voor terugwinningspercentage: Elementen zoals Cr en Mo hebben een hoog terugwinningspercentage wanneer ze worden gesmolten in een middenfrequente inductieoven, meestal berekend op 95% -98%. Het terugwinningspercentage van Mn bedraagt ​​ongeveer 85% -95%.

2, Smelttemperatuur en giettemperatuur

1. Smelttemperatuur: De taptemperatuur mag niet te hoog zijn, meestal tussen 1480 ° C en 1520 ° C. Reden: Een te hoge temperatuur kan het verbrandingsverlies van legeringselementen (zoals Cr- en Si-oxidatie) vergroten, de opname van waterstof en stikstof in de staalvloeistof intensiveren en de korrels grof maken. Lage temperaturen zijn niet bevorderlijk voor het smelten van de legering, het homogeniseren van de samenstelling en het scheiden van slakijzer.

2. Giettemperatuur: De giettemperatuur moet worden bepaald op basis van de wanddikte en structuur van het gietstuk, meestal variërend van 1380 ° C tot 1450 ° C. Voor dikke en eenvoudige onderdelen moet een lagere giettemperatuur (zoals 1380 ° C tot 1420 ° C) worden gebruikt om opeenvolgende stolling te vergemakkelijken, krimp te verminderen en de korrelgrootte te verfijnen. Dunwandige en complexe onderdelen: Gebruik hogere giettemperaturen (zoals 1420°C-1450°C) om een ​​goed vulvermogen te garanderen. Principe: Probeer, onder het uitgangspunt van het garanderen van vulling, zoveel mogelijk een lagere schenktemperatuur te gebruiken.

3. Sleutelpunten van het warmtebehandelingsproces

De gegoten microstructuur van gietijzer met hoog chroomgehalte is meestal austeniet + eutectische carbiden + gedeeltelijk perliet, met lage hardheid en slechte taaiheid. Een martensitische matrix met hoge hardheid en slijtvastheid kan alleen worden verkregen door middel van warmtebehandeling.

De kern van warmtebehandeling is "austenitisatie+quenchen".

1. Austenitiseren: Temperatuur: 940 ° C-980 ° C. De specifieke temperatuur is afhankelijk van de samenstelling, vooral het gehalte aan Cr en C. Voor formules met een hoog koolstof- en hoog chroomgehalte neemt u de onderste temperatuurlimiet, anders neemt u de bovenste temperatuurlimiet. Isolatietijd: Meestal berekend op basis van de wanddikte, de isolatie duurt 1 uur per 25 millimeter. Zorg ervoor dat de koolstof- en legeringselementen in de carbiden volledig zijn opgelost in het austeniet, maar langdurige tijd kan leiden tot korrelgroei en verruwing van het carbide. Kernpunt: Na austenitisatie wordt de matrix austeniet, rijk aan koolstof- en legeringselementen.

2. Afschrikken: Afkoelmethode: Nadat het van de austenitisatietemperatuur is verwijderd, moet het snel worden afgekoeld (afgeschrikt). Gebruikelijke methode: Luchtafschrikken: Dit is de meest gebruikte en veilige methode. Vanwege het hoge legeringsgehalte en de goede hardbaarheid is luchtkoeling voldoende om perliettransformatie te voorkomen en een martensitische matrix te verkrijgen. Voor grote of complexe componenten kan luchtkoeling het risico op scheuren effectief verminderen. Forced Air Quenching: een ventilator gebruiken om lucht te blazen en de koeling te versnellen. Afschrikken met olie: Alleen gebruikt voor zeer kleine of eenvoudig gevormde gietstukken, met een hoog risico en gemakkelijk barsten, waardoor grote voorzichtigheid vereist is. Doel: Austeniet op hoge temperatuur onderkoelen tot onder de martensitische transformatietemperatuur (Ms-punt) en het transformeren in martensiet met hoge hardheid.

3. Tempereren: Noodzaak: Na het blussen is de interne spanning extreem hoog en is de structuur martensiet + restausteniet, dat erg bros is en onmiddellijk moet worden getemperd. Temperatuur: Temperen op lage temperatuur wordt meestal gebruikt tussen 200 ° C en 300 ° C, en soms wordt ook temperen op gemiddelde temperatuur rond 450 ° C gebruikt (wat de hardheid vermindert maar de taaiheid verbetert). Isolatietijd: 2-6 uur (afhankelijk van wanddikte). Functie: verlicht de blusspanning en voorkomt scheuren tijdens gebruik. Het transformeren van gehard martensiet in getemperd martensiet vermindert de hardheid enigszins, maar verbetert de taaiheid en stabiliteit aanzienlijk. Bevorder de transformatie van een deel van het resterende austeniet in martensiet (secundaire uitdoving).

4. Speciaal proces: subkritische behandeling. Voor sommige werkomstandigheden die een hoge slagvastheid vereisen, kan een subkritische behandeling met langdurige isolatie (zoals 4-10 uur) tussen 450 ° C-520 ° C worden gebruikt. Dit proces ontleedt het resterende austeniet in bainietferriet en carbiden, wat resulteert in een uitstekende combinatie van sterkte en taaiheid, maar de hardheid kan afnemen.

Samenvatting: Een typische warmtebehandelingscurve voor KmTBCr26 gietijzer met hoog chroomgehalte is als volgt: [Austenitisatie] Verwarmen tot 960 ° C ± 10 ° C -> 4-6 uur vasthouden -> [Blussen] Luchtkoeling tot kamertemperatuur -> [Tempereren] Onmiddellijk verwarmen tot 250 ° C ± 10 ° C -> Houden gedurende 4-6 uur -> Luchtkoeling na ontlading. Belangrijke herinnering: Voordat de gietstukken de oven binnengaan voor een warmtebehandeling, moeten ze grondig worden gereinigd (verwijdering van vormzand, stijgbuizen, enz.). De opwarmsnelheid mag niet te snel zijn, vooral niet bij complexe componenten. Het wordt aanbevolen om stap voor stap op te warmen (zoals het gedurende een bepaalde periode handhaven van een uniforme temperatuur van 600 ° C). Na het temperen moet het vóór gebruik worden afgekoeld tot kamertemperatuur. Alleen door de samenstelling, het smelten en een reeks warmtebehandelingsparameters nauwkeurig te controleren, kunnen hoogwaardige slijtvaste onderdelen van hoog chroomgietijzer worden geproduceerd.