Kako izdelati visokokakovostne dele iz litega železa z visoko vsebnostjo kroma?

Lito železo z visoko vsebnostjo kroma je izjemno pomemben material, odporen proti obrabi, ki se pogosto uporablja v industrijah, kot so metalurgija, rudarstvo, cement in energetika. Procesi taljenja in toplotne obdelave zahtevajo stroge zahteve za zagotovitev idealne mikrostrukture in odlične odpornosti proti obrabi.

Sledi podrobna razlaga ključnih točk taljenja sestavin, temperature taljenja, temperature vlivanja in postopka toplotne obdelave litega železa z visoko vsebnostjo kroma.

1、 Kemična sestava staljene litine z visoko vsebnostjo kroma je osnova njene učinkovitosti, običajno s Cr/C (razmerje krom-ogljik) kot osrednji element zasnove.

1. Razpon kemične sestave jedra (tipično): Ogljik (C): 2,0 % -3,5 %. Vsebnost ogljika določa količino, morfologijo in trdoto primarnih karbidov in evtektičnih karbidov. Višja kot je vsebnost ogljika, večja je trdota, vendar se žilavost zmanjša. Krom (Cr): 12% -30% (običajno najdemo v 15% -28%). Krom je ključni element za tvorbo karbidov in zagotavljanje odpornosti podlage proti koroziji. Ključna točka je nadzor razmerja Cr/C. Molibden (Mo): 0,5 % -3,0 %. Molibden lahko izboljša kaljivost, zavira transformacijo perlita in spodbuja tvorbo bainita ali martenzita, zlasti pri ulitkih z velikim presekom. Hkrati lahko izboljša organizacijo, izboljša žilavost in odpornost proti obrabi. Baker (Cu): 0,5% -1,5%. Uporablja se tudi za izboljšanje kaljivosti in je delno poceni nadomestek za molibden, vendar njegov učinek ni tako dober kot molibden. Nikelj (Ni): 0-1,5 %. Pomaga pri izboljšanju kaljivosti in krepitvi matrice. Mangan (Mn): 0,5% -1,0%. Stabilizira avstenit in izboljša kaljivost. Vendar pa lahko previsoke ravni stabilizirajo avstenit, kar vodi do povečanja preostalega avstenita in segregacije na mejah zrn, kar škoduje žilavosti. Silicij (Si): 0,3 % -1,0 %. Deoksidacijski elementi, vendar bodo spodbujali grafitizacijo karbida, zato vsebnost ne sme biti previsoka. Žveplo (S) in fosfor (P): Strogo omejeno. P < 0,06 %, S < 0,05 %。 Vsi so škodljivi elementi, ki lahko resno zmanjšajo žilavost in trdnost ter povečajo nagnjenost k toplotnim razpokam.

2. Pomen razmerja Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C karbidi se bodo pojavili v strukturi z nižjo trdoto in slabo odpornostjo proti obrabi. Cr/C ≈ 4-10: visoka trdota (Fe, Cr) ₇ C ∨ evtektični karbid (ki je glavni vir odpornosti proti obrabi litega železa z visoko vsebnostjo kroma) se oblikuje v obliki palice ali traku, ki ima manjši učinek cepljenja na matrico in boljšo žilavost. To je najpogosteje uporabljen interval. Cr/C>10: Začne se tvoriti velika količina karbidov tipa (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆. Čeprav je odpornost proti koroziji izboljšana, se trdota zmanjša in odpornost proti obrabi ni tako dobra kot (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Izračun sestavin: Izračunajte razmerje polnjenja peči na podlagi ciljne sestavine in stopnje predelave. Polnitev peči je običajno sestavljena iz grodlja, odpadnega jekla, kromovega železa (kot je visokoogljično kromovo železo, nizkoogljično kromovo železo), molibdenovega železa, bakra, nikljeve plošče itd. Referenčna stopnja izkoristka: Elementi, kot sta Cr in Mo, imajo visoko stopnjo izkoristka pri taljenju v srednjefrekvenčni indukcijski peči, običajno izračunano na 95 % -98 %. Stopnja izkoristka Mn je približno 85% -95%.

2、 Temperatura taljenja in temperatura vlivanja

1. Temperatura taljenja: Temperatura točenja ne sme biti previsoka, običajno je nadzorovana med 1480 °C in 1520 °C. Razlog: Previsoka temperatura lahko poveča izgubo zgorevanja zlitin (kot sta oksidacija Cr in Si), okrepi absorpcijo vodika in dušika v jekleni tekočini in naredi zrna groba. Nizka temperatura ni ugodna za taljenje zlitine, homogenizacijo sestave in ločevanje žlindre.

2. Temperatura vlivanja: Temperaturo vlivanja je treba določiti glede na debelino stene in strukturo ulitka, običajno v razponu od 1380 °C do 1450 °C. Za debele in enostavne dele je treba uporabiti nižjo temperaturo vlivanja (kot je 1380 °C do 1420 °C), da olajšamo zaporedno strjevanje, zmanjšamo krčenje in izboljšamo velikost zrn. Tankostenski in zapleteni deli: uporabite višje temperature izlivanja (kot je 1420 °C-1450 °C), da zagotovite dobro sposobnost polnjenja. Načelo: Pod predpostavko zagotavljanja polnjenja poskušajte čim bolj uporabiti nižjo temperaturo točenja.

3、 Ključne točke postopka toplotne obdelave

Ulita mikrostruktura litega železa z visoko vsebnostjo kroma je običajno avstenit + evtektični karbidi + delni perlit z nizko trdoto in slabo žilavostjo. Martenzitno matriko z visoko trdoto in odpornostjo proti obrabi je mogoče dobiti le s toplotno obdelavo.

Jedro toplotne obdelave je "avstenitizacija+kaljenje".

1. Avsteniziranje: Temperatura: 940 °C-980 °C. Specifična temperatura je odvisna od sestave, zlasti vsebnosti Cr in C. Za formule z visoko vsebnostjo ogljika in kroma upoštevajte spodnjo temperaturno mejo, sicer pa zgornjo temperaturno mejo. Čas izolacije: Običajno se izračuna glede na debelino stene, izolacija traja 1 uro za vsakih 25 milimetrov. Prepričajte se, da so ogljik in legirni elementi v karbidih popolnoma raztopljeni v avstenitu, vendar lahko daljši čas povzroči rast zrn in grobljenje karbida. Ključna točka: Po avstenitizaciji matrika postane avstenit, bogat z ogljikom in legirnimi elementi.

2. Kaljenje: Metoda hlajenja: Po odstranitvi s temperature avstenitizacije ga je treba hitro ohladiti (pogasiti). Pogosta metoda: Kaljenje z zrakom: To je najpogosteje uporabljena in varna metoda. Zaradi visoke vsebnosti zlitin in dobre kaljivosti zadostuje zračno hlajenje, da preprečimo perlitno transformacijo in pridobimo martenzitno matriko. Za velike ali zapletene komponente lahko zračno hlajenje učinkovito zmanjša tveganje za razpoke. Prisilno zračno kaljenje: uporaba ventilatorja za pihanje zraka in pospeševanje hlajenja. Kaljenje v olju: Uporablja se le za zelo majhne ali preprosto oblikovane ulitke, z visokim tveganjem in lahkim razpokanjem, ki zahteva veliko previdnost. Namen: Prehladiti visokotemperaturni avstenit pod temperaturo martenzitne transformacije (točka Ms) in ga pretvoriti v martenzit visoke trdote.

3. Kaljenje: Nujnost: Po kaljenju je notranja napetost izjemno visoka, struktura pa je martenzit + preostali avstenit, ki je zelo krhek in ga je treba takoj kaliti. Temperatura: Nizkotemperaturno popuščanje se običajno uporablja med 200 °C in 300 °C, včasih pa se uporablja tudi srednjetemperaturno popuščanje okoli 450 °C (ki zmanjša trdoto, vendar izboljša žilavost). Izolacijski čas: 2-6 ur (odvisno od debeline stene). Funkcija: razbremenitev gašenja in preprečite razpoke med uporabo. Preoblikovanje kaljenega martenzita v kaljeni martenzit nekoliko zmanjša trdoto, vendar znatno izboljša žilavost in stabilnost. Spodbujanje pretvorbe nekaj preostalega avstenita v martenzit (sekundarno kaljenje).

4. Posebni postopek: subkritična obdelava. Za nekatere delovne pogoje, ki zahtevajo visoko udarno žilavost, se lahko uporabi podkritična obdelava z dolgotrajno izolacijo (kot je 4–10 ur) med 450 °C–520 °C. Ta postopek razgradi preostali avstenit v bainit ferit in karbide, kar povzroči odlično kombinacijo trdnosti in žilavosti, vendar se trdota lahko zmanjša.

Povzetek: Tipična krivulja toplotne obdelave za lito železo KmTBCr26 z visoko vsebnostjo kroma je naslednja: [Avstenitizacija] Segrevanje na 960 °C ± 10 °C ->Zadrževanje 4-6 ur ->[Kaljenje] Zračno hlajenje na sobno temperaturo ->[Kaljenje] Takojšnje segrevanje na 250 °C ± 10 °C ->Zadrževanje 4-6 ure ->zračno hlajenje po praznjenju. Pomemben opomnik: Pred vstopom v peč za toplotno obdelavo je treba ulitke temeljito očistiti (odstraniti kalupni pesek, narastek itd.). Hitrost segrevanja ne sme biti prehitra, zlasti pri kompleksnih komponentah. Priporočljivo je, da se segrevate postopoma (na primer vzdrževanje enotne temperature 600 °C nekaj časa). Po kaljenju ga moramo pred uporabo ohladiti na sobno temperaturo. Le z natančnim nadzorom sestave, taljenja in niza parametrov toplotne obdelave je mogoče izdelati visoko zmogljive dele iz litega železa z visoko vsebnostjo kroma, odporne proti obrabi.