Як вырабляць высакаякасныя дэталі з чыгуну з высокім утрыманнем хрому?

Чыгун з высокім утрыманнем хрому з'яўляецца надзвычай важным зносаўстойлівым матэрыялам, які шырока выкарыстоўваецца ў такіх галінах, як металургія, горназдабыўная прамысловасць, цэментная прамысловасць і энергетыка. Працэсы яго плаўлення і тэрмічнай апрацоўкі патрабуюць строгіх патрабаванняў для забеспячэння атрымання ідэальнай мікраструктуры і выдатнай зносаўстойлівасці.

Далей прыводзіцца падрабязнае тлумачэнне ключавых момантаў плаўлення інгрэдыентаў, тэмпературы плаўлення, тэмпературы залівання і працэсу тэрмічнай апрацоўкі чыгуну з высокім утрыманнем хрому.

1、 Хімічны склад расплаўленага чыгуну з высокім утрыманнем хрому з'яўляецца асновай яго прадукцыйнасці, звычайна з Cr/C (суадносіны вугляроду хрому) у якасці асноўнага элемента канструкцыі.

1. Дыяпазон хімічнага складу ядра (тыповы): вуглярод (C): 2,0% -3,5%. Утрыманне вугляроду вызначае колькасць, марфалогію і цвёрдасць першасных карбідаў і эўтэктычных карбідаў. Чым вышэй утрыманне вугляроду, тым вышэй цвёрдасць, але трываласць зніжаецца. Хром (Cr): 12% -30% (звычайна змяшчаецца ў 15% -28%). Хром з'яўляецца ключавым элементам для фарміравання карбідаў і забеспячэння каразійнай стойкасці падкладкі. Ключавым момантам з'яўляецца кантроль суадносін Cr/C. Малібдэн (Mo): 0,5% -3,0%. Малібдэн можа палепшыць загартоўванасць, інгібіраваць пераўтварэнне перліту і спрыяць адукацыі бейніту або мартэнсіту, асабліва для адлівак вялікага сячэння. У той жа час ён можа палепшыць арганізацыю, палепшыць трываласць і зносаўстойлівасць. Медзь (Cu): 0,5% -1,5%. Ён таксама выкарыстоўваецца для паляпшэння загартоўвання і з'яўляецца часткова недарагім заменнікам малібдэна, але яго эфект не такі добры, як малібдэн. Нікель (Ni): 0-1,5%. Дапамога ў паляпшэнні загартоўвання і ўмацаванні матрыцы. Марганец (Mn): 0,5% -1,0%. Стабілізуюць аўстэніт і паляпшаюць загартоўванасць. Аднак празмерна высокія ўзроўні могуць стабілізаваць аўстэніт, што прывядзе да павелічэння рэшткавага аўстэніту і сегрэгацыі на межах зерняў, што шкодзіць трываласці. Крэмній (Si): 0,3% -1,0%. Раскисляющие элементы, але будзе спрыяць графитизации карбіду, таму ўтрыманне не павінна быць занадта высокім. Сера (S) і фосфар (P): строга абмежавана. P < 0,06%, S < 0,05%。 Усе яны з'яўляюцца шкоднымі элементамі, якія могуць сур'ёзна знізіць цвёрдасць і трываласць, а таксама павялічыць тэндэнцыю да тэрмічнага расколіны.

2. Важнасць суадносін Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C карбіды з'явяцца ў структуры з меншай цвёрдасцю і нізкай зносаўстойлівасцю. Cr/C ≈ 4-10: высокая цвёрдасць (Fe, Cr) ₇ C ∨ эўтэктычны карбід (які з'яўляецца асноўнай крыніцай зносаўстойлівасці чыгуну з высокім утрыманнем хрому) фарміруецца ў выглядзе прутка або паласы, які мае меншы эфект расшчаплення матрыцы і лепшую трываласць. Гэта найбольш часта выкарыстоўваны інтэрвал. Cr/C>10: пачынае ўтварацца вялікая колькасць карбідаў тыпу (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆. Хоць устойлівасць да карозіі паляпшаецца, цвёрдасць зніжаецца, а зносаўстойлівасць не такая добрая, як (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Разлік інгрэдыентаў: разлічыце каэфіцыент загрузкі печы на ​​аснове мэтавага інгрэдыента і хуткасці аднаўлення. Загрузка печы звычайна складаецца з чыгуну, сталёвага лому, хромістага жалеза (напрыклад, высокавугляроднага хромістага жалеза, нізкавугляроднага хромістага жалеза), малібдэнавага жалеза, медзі, нікелевай пласціны і г. д. Арыенціровачная хуткасць аднаўлення: такія элементы, як Cr і Mo, маюць высокую хуткасць аднаўлення пры плаўленні ў сярэднечашчыннай індукцыйнай печы, звычайна разлічваецца на 95% -98%. Хуткасць аднаўлення Mn складае каля 85% -95%.

2、 Тэмпература плаўлення і тэмпература залівання

1. Тэмпература плаўлення: Тэмпература разліву не павінна быць занадта высокай, звычайна рэгулюецца ў дыяпазоне ад 1480 °C да 1520 °C. Прычына: празмерная тэмпература можа павялічыць страты пры гарэнні элементаў сплаву (напрыклад, акісленне Cr і Si), узмацніць паглынанне вадароду і азоту вадкасцю сталі і зрабіць зерне грубым. Нізкая тэмпература не спрыяе плаўленню сплаву, гамагенізацыі складу і аддзяленню дзындры.

2. Тэмпература залівання: Тэмпература залівання павінна вызначацца ў залежнасці ад таўшчыні сценкі і структуры адліўкі, звычайна ў дыяпазоне ад 1380 °C да 1450 °C. Для тоўстых і простых дэталяў варта выкарыстоўваць больш нізкую тэмпературу залівання (напрыклад, ад 1380 °C да 1420 °C), каб палегчыць паслядоўнае зацвярдзенне, паменшыць усаджванне і ўдакладніць памер збожжа. Танкасценныя і складаныя дэталі: выкарыстоўвайце больш высокія тэмпературы залівання (напрыклад, 1420 °C-1450 °C), каб забяспечыць добрую здольнасць напаўнення. Прынцып: каб забяспечыць напаўненне, паспрабуйце выкарыстоўваць як мага больш нізкую тэмпературу залівання.

3、 Ключавыя моманты працэсу тэрмічнай апрацоўкі

Мікраструктура адліванага чыгуну з высокім утрыманнем хрому звычайна ўяўляе сабой аўстэніт + эўтэктычныя карбіды + частковы перліт з нізкай цвёрдасцю і нізкай трываласцю. Мартэнсітная матрыца з высокай цвёрдасцю і зносаўстойлівасцю можа быць атрымана толькі шляхам тэрмічнай апрацоўкі.

Ядром тэрмічнай апрацоўкі з'яўляецца «аўстенитизация+загартоўка».

1. Аустенитизация: Тэмпература: 940 °C-980 °C. Канкрэтная тэмпература залежыць ад складу, асабліва ад утрымання Cr і C. Для формул з высокім утрыманнем вугляроду і высокага ўтрымання хрому прымайце ніжнюю мяжу тэмпературы, у адваротным выпадку прымайце верхнюю мяжу тэмпературы. Час ізаляцыі: звычайна разлічваецца на аснове таўшчыні сцен, ізаляцыя займае 1 гадзіну на кожныя 25 міліметраў. Пераканайцеся, што вуглярод і легіруючыя элементы ў карбідах цалкам растварыліся ў аўстэніце, але працяглы час можа прывесці да росту збожжа і укрупнення карбіду. Ключавы момант: пасля аустенитизации матрыца становіцца аўстэнітам, багатым вугляродам і легіруючымі элементамі.

2. Загартоўка: Метад астуджэння: пасля зняцця з тэмпературы аустенитизации яго неабходна хутка астудзіць (загартаваць). Распаўсюджаны метад: паветранае гашэнне: гэта найбольш часта выкарыстоўваны і бяспечны метад. Дзякуючы высокаму ўтрыманню сплаву і добрай загартоўванасці, паветранага астуджэння дастаткова, каб пазбегнуць пераўтварэння перліту і атрымаць мартенситную матрыцу. Для вялікіх або складаных кампанентаў паветранае астуджэнне можа эфектыўна знізіць рызыку парэпання. Прымусовае астуджэнне: выкарыстанне вентылятара для выдзімання паветра і паскарэння астуджэння. Загартоўка ў алеі: выкарыстоўваецца толькі для адлівак вельмі маленькага памеру або простай формы, з высокім рызыкай і лёгкім расколінам, што патрабуе вялікай асцярожнасці. Мэта: для пераахаладжэння высокатэмпературнага аўстэніту ніжэй за тэмпературу мартэнсітнага пераўтварэння (кропка Ms) і ператварэння яго ў мартэнсіт высокай цвёрдасці.

3. Загартоўка: Неабходнасць: пасля загартоўкі ўнутранае напружанне надзвычай высокае, а структура ўяўляе сабой мартэнсіт + рэшткавы аўстэніт, які вельмі далікатны і павінен быць неадкладна загартаваны. Тэмпература: звычайна выкарыстоўваецца нізкатэмпературны адпуск ад 200 °C да 300 °C, а часам таксама выкарыстоўваецца сярэднетэмпературны адпуск каля 450 °C (што зніжае цвёрдасць, але паляпшае трываласць). Час ўцяплення: 2-6 гадзін (у залежнасці ад таўшчыні сцен). Функцыя: Зняць напружанне гашэння і прадухіліць парэпанне падчас выкарыстання. Пераўтварэнне загартаванага мартэнсіту ў загартаваны мартэнсіт нязначна зніжае цвёрдасць, але значна паляпшае трываласць і стабільнасць. Садзейнічаюць ператварэнню некаторай колькасці рэшткавага аўстэніту ў мартэнсіт (другасная загартоўка).

4. Спецыяльны працэс: субкрытычная апрацоўка. Для некаторых умоў працы, якія патрабуюць высокай ударатрываласці, можна выкарыстоўваць субкрытычную апрацоўку з працяглай ізаляцыяй (напрыклад, 4-10 гадзін) пры тэмпературы ад 450 °C да 520 °C. Гэты працэс раскладае рэшткавы аўстэніт на бейнітны ферыт і карбіды, у выніку чаго атрымліваецца выдатнае спалучэнне трываласці і трываласці, але цвёрдасць можа паменшыцца.

Рэзюмэ: тыповая крывая тэрмічнай апрацоўкі чыгуну з высокім утрыманнем хрому KmTBCr26 выглядае наступным чынам: [Аўстенитизация] Награванне да 960 °C ± 10 °C -> Вытрымка на працягу 4-6 гадзін -> [Загартоўка] Астуджэнне на паветры да пакаёвай тэмпературы -> [Загартоўка] Неадкладны нагрэў да 250 ° C ± 10 ° C -> Вытрымка на працягу 4-6 гадзін -> Паветранае астуджэнне пасля разраду. Важнае напамін: перш чым паступаць у печ для тэрмічнай апрацоўкі, адліўкі павінны быць старанна ачышчаны (выдаленне фармовачнага пяску, выступаў і г.д.). Хуткасць нагрэву не павінна быць занадта высокай, асабліва для складаных кампанентаў. Рэкамендуецца награваць паэтапна (напрыклад, падтрымліваць раўнамерную тэмпературу 600 ° C на працягу пэўнага перыяду часу). Пасля гартавання перад ужываннем яго неабходна астудзіць да пакаёвай тэмпературы. Толькі шляхам дакладнага кантролю складу, плаўлення і шэрагу параметраў тэрмічнай апрацоўкі можна вырабляць высокаэфектыўныя зносаўстойлівыя дэталі з чыгуну з высокім утрыманнем хрому.