Kako proizvesti visokokvalitetne dijelove od lijevanog željeza od visokog kroma?

Visokokromno liveno gvožđe je izuzetno važan materijal otporan na habanje koji se široko koristi u industrijama kao što su metalurgija, rudarstvo, cement i energetika. Njegovi procesi topljenja i termičke obrade zahtijevaju stroge zahtjeve kako bi se osigurala idealna mikrostruktura i odlična otpornost na habanje.

Slijedi detaljno objašnjenje ključnih tačaka topljenja sastojaka, temperature topljenja, temperature izlivanja i procesa termičke obrade za visoko hromirano liveno gvožđe.

1、 Hemijski sastav rastopljenog lijevanog željeza sa visokim sadržajem hroma je osnova njegovih performansi, obično sa Cr/C (omjer hroma i ugljenika) kao osnovnim elementom dizajna.

1. Raspon hemijskog sastava jezgra (tipično): Ugljik (C): 2,0% -3,5%. Sadržaj ugljika određuje količinu, morfologiju i tvrdoću primarnih karbida i eutektičkih karbida. Što je veći sadržaj ugljika, veća je tvrdoća, ali se žilavost smanjuje. Krom (Cr): 12% -30% (obično se nalazi u 15% -28%). Krom je ključni element za formiranje karbida i osiguranje otpornosti podloge na koroziju. Ključna stvar je kontrola odnosa Cr/C. Molibden (Mo): 0,5% -3,0%. Molibden može poboljšati kaljivost, inhibirati transformaciju perlita i promovirati stvaranje bainita ili martenzita, posebno za odljevke velikih presjeka. Istovremeno, može poboljšati organizaciju, poboljšati žilavost i otpornost na habanje. Bakar (Cu): 0,5% -1,5%. Također se koristi za poboljšanje otvrdljivosti i djelomično je jeftina zamjena za molibden, ali njegovo djelovanje nije tako dobro kao molibden. Nikl (Ni): 0-1,5%. Pomaže u poboljšanju otvrdljivosti i jačanju matrice. Mangan (Mn): 0,5% -1,0%. Stabilizira austenit i poboljšava otvrdljivost. Međutim, pretjerano visoke razine mogu stabilizirati austenit, što dovodi do povećanja zaostalog austenita i segregacije na granicama zrna, što je štetno za žilavost. Silicijum (Si): 0,3% -1,0%. Deoksidiraju elementi, ali će potaknuti grafitizaciju karbida, tako da sadržaj ne bi trebao biti previsok. Sumpor (S) i fosfor (P): Strogo ograničeni. P < 0,06%，S <0,05%。 Svi su štetni elementi koji mogu ozbiljno smanjiti žilavost i čvrstoću i povećati sklonost termičkom pucanju.

2. Važnost odnosa Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C karbidi će se pojaviti u strukturi, sa manjom tvrdoćom i slabom otpornošću na habanje. Cr/C ≈ 4-10: visoka tvrdoća (Fe, Cr) ₇ C ∨ eutektički karbid (koji je glavni izvor otpornosti na habanje visokohromiranog livenog gvožđa) formira se u obliku šipke ili trake, koja ima manji efekat cepanja na matricu i bolju žilavost. Ovo je najčešće korišteni interval. Cr/C>10: Počinje da se formira velika količina (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - tipa karbida. Iako je otpornost na koroziju poboljšana, tvrdoća se smanjuje i otpornost na habanje nije tako dobra kao (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Proračun sastojaka: Izračunajte omjer punjenja peći na osnovu ciljanog sastojka i stope iskorištenja. Punjenje peći se obično sastoji od sirovog gvožđa, otpadnog čelika, hromnog gvožđa (kao što je gvožđe sa visokim udelom hroma, gvožđa sa niskim udjelom ugljika), molibdenskog gvožđa, bakra, niklovane ploče, itd. Referenca za stopu obnavljanja: Elementi kao što su Cr i Mo imaju visoku stopu oporavka kada se tope na srednjoj frekvenciji mehura pri indukciji srednje frekvencije 59%. Stopa oporavka Mn je oko 85% -95%.

2、 Temperatura topljenja i temperatura izlivanja

1. Temperatura topljenja: Temperatura točenja ne bi trebala biti previsoka, obično se kontrolira između 1480°C i 1520°C. Razlog: Prekomjerna temperatura može povećati gubitak legiranih elemenata (kao što su Cr i Si oksidacija), intenzivirati apsorpciju vodonika i dušika u čeličnoj tekućini i učiniti zrna grubim. Niska temperatura ne pogoduje topljenju legure, homogenizaciji sastava i odvajanju šljake.

2. Temperatura izlivanja: Temperaturu izlivanja treba odrediti prema debljini zida i strukturi odlivaka, obično u rasponu od 1380°C do 1450°C. Za debele i jednostavne delove, treba koristiti nižu temperaturu izlivanja (kao što je 1380°C do 1420°C) da bi se olakšalo sekvencijalno očvršćavanje zrna, smanjila veličina zrna.ref. Tanki zidovi i složeni dijelovi: Koristite više temperature izlivanja (kao što je 1420 °C-1450 °C) kako biste osigurali dobru sposobnost punjenja. Princip: Pod pretpostavkom da osigurate punjenje, pokušajte da koristite nižu temperaturu izlivanja što je više moguće.

3、 Ključne točke procesa toplinske obrade

Mikrostruktura livenog gvožđa sa visokim sadržajem hroma je obično austenit + eutektički karbidi + delimični perlit, niske tvrdoće i loše žilavosti. Martenzitna matrica visoke tvrdoće i otpornosti na habanje može se dobiti samo termičkom obradom.

Srž termičke obrade je "austenitizacija+kašenje".

1. Austenitizacija: Temperatura: 940°C-980°C. Specifična temperatura zavisi od sastava, posebno sadržaja Cr i C. Za formule sa visokim sadržajem ugljenika i hroma, uzmite donju temperaturnu granicu, inače uzmite gornju temperaturnu granicu. Vrijeme izolacije: Obično se izračunava na osnovu debljine zida, izolacija traje 1 sat na svakih 25 milimetara. Uvjerite se da su ugljik i legirajući elementi u karbidima potpuno otopljeni u austenit, ali produženo vrijeme može dovesti do rasta zrna i grubosti karbida. Ključna stvar: Nakon austenitizacije, matrica postaje austenit bogata ugljikom i legirajućim elementima.

2. Kašenje: Metoda hlađenja: Nakon uklanjanja sa temperature austenitizacije, mora se brzo ohladiti (ugasiti). Uobičajena metoda: gašenje zrakom: Ovo je najčešće korištena i sigurna metoda. Zbog visokog sadržaja legure i dobre otvrdljivosti, zračno hlađenje je dovoljno da se izbjegne perlitna transformacija i dobije martenzitna matrica. Za velike ili složene komponente, vazdušno hlađenje može efikasno smanjiti rizik od pucanja. Prisilno gašenje zraka: korištenje ventilatora za upuhivanje zraka i ubrzavanje hlađenja. Gašenje uljem: Koristi se samo za vrlo male ili jednostavne odljevke, sa visokim rizikom i lakom pucanjem, što zahtijeva veliki oprez. Svrha: Prehlađenje visokotemperaturnog austenita ispod temperature martenzitne transformacije (Ms tačka) i transformacija u martenzit visoke tvrdoće.

3. Kaljenje: Potreba: Nakon gašenja, unutrašnji napon je izuzetno visok, a struktura je martenzit + rezidualni austenit, koji je vrlo krhak i mora se odmah temperirati. Temperatura: Kaljenje na niskim temperaturama se obično koristi između 200°C i 300°C, a ponekad se koristi i srednje temperaturno kaljenje oko 450°C (što smanjuje tvrdoću, ali poboljšava žilavost). Vrijeme izolacije: 2-6 sati (u zavisnosti od debljine zida). Funkcija: Ublažava napon gašenja i sprečava pucanje tokom upotrebe. Pretvorba kaljenog martenzita u kaljeni martenzit neznatno smanjuje tvrdoću, ali značajno poboljšava žilavost i stabilnost. Promovirati transformaciju nekog rezidualnog austenita u martenzit (sekundarno gašenje).

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

Sažetak: Tipična krivulja termičke obrade za liveno gvožđe sa visokim hromom KmTBCr26 je sljedeća: [Austenitizacija] Zagrijavanje na 960 °C ± 10 °C ->Čuvanje 4-6 sati ->[Kušenje] Hlađenje na zraku do sobne temperature ->[Kaljenje] Odmah zagrijavanje do °±>0 C 4-6 sati ->Hlađenje zrakom nakon pražnjenja. Važan podsjetnik: Prije ulaska u peć za termičku obradu, odljevci moraju biti temeljno očišćeni (ukloniti pijesak za kalupljenje, uspone itd.). Brzina zagrijavanja ne smije biti prebrza, posebno za složene komponente. Preporučuje se zagrevanje korak po korak (kao što je održavanje ujednačene temperature od 600 °C tokom određenog vremenskog perioda). Nakon temperiranja, prije upotrebe mora se ohladiti na sobnu temperaturu. Samo preciznom kontrolom sastava, topljenja i niza parametara termičke obrade mogu se proizvesti dijelovi otporni na habanje od lijevanog željeza visokih performansi.