Cum să produci piese din fontă cu crom de înaltă calitate?

Fonta cu conținut ridicat de crom este un material extrem de important rezistent la uzură, utilizat pe scară largă în industrii precum metalurgia, minerit, ciment și energie. Procesele sale de topire și tratament termic necesită cerințe stricte pentru a asigura obținerea unei microstructuri ideale și o rezistență excelentă la uzură.

Următoarea este o explicație detaliată a punctelor cheie ale ingredientelor de topire, temperatura de topire, temperatura de turnare și procesul de tratament termic pentru fonta cu conținut ridicat de crom.

1、 Compoziția chimică a fontei topite cu un conținut ridicat de crom este baza performanței sale, de obicei cu Cr/C (raportul de carbon de crom) ca element de design central.

1. Intervalul de compoziție chimică a miezului (tipic): Carbon (C): 2,0% -3,5%. Conținutul de carbon determină cantitatea, morfologia și duritatea carburilor primare și a carburilor eutectice. Cu cât conținutul de carbon este mai mare, cu atât duritatea este mai mare, dar duritatea scade. Crom (Cr): 12% -30% (se găsește în mod obișnuit în 15% -28%). Cromul este un element cheie pentru formarea carburilor și pentru asigurarea rezistenței la coroziune a substratului. Punctul cheie este controlul raportului Cr/C. Molibden (Mo): 0,5% -3,0%. Molibdenul poate îmbunătăți călibilitatea, poate inhiba transformarea perlitei și poate promova formarea bainitei sau martensitei, în special pentru turnarea cu secțiuni mari. În același timp, poate rafina organizarea, poate îmbunătăți duritatea și rezistența la uzură. Cupru (Cu): 0,5% -1,5%. De asemenea, este folosit pentru a îmbunătăți întărirea și este un înlocuitor parțial ieftin pentru molibden, dar efectul său nu este la fel de bun ca molibdenul. Nichel (Ni): 0-1,5%. Ajută la îmbunătățirea întăririi și întărirea matricei. Mangan (Mn): 0,5% -1,0%. Stabilizează austenita și îmbunătățește întăribilitatea. Cu toate acestea, nivelurile excesiv de ridicate pot stabiliza austenita, ducând la o creștere a austenitei reziduale și la segregarea la limitele de cereale, ceea ce este dăunător durității. Siliciu (Si): 0,3% -1,0%. Elemente dezoxidante, dar vor promova grafitizarea carburilor, astfel încât conținutul nu trebuie să fie prea mare. Sulf (S) și fosfor (P): strict limitat. P <0,06%，S <0,05%。 Toate sunt elemente dăunătoare care pot reduce serios duritatea și rezistența și pot crește tendința de fisurare termică.

2. Importanța raportului Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ În structură vor apărea carburi C, cu duritate mai mică și rezistență slabă la uzură. Cr/C ≈ 4-10: duritatea mare (Fe, Cr) ₇ C ∨ carbura eutectică (care este principala sursă de rezistență la uzură a fontei cu conținut ridicat de crom) se formează sub formă de tijă sau bandă, care are un efect de despicare mai mic asupra matricei și o tenacitate mai bună. Acesta este intervalul cel mai des folosit. Cr/C>10: Încep să se formeze o cantitate mare de carburi de tip (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆. Deși rezistența la coroziune este îmbunătățită, duritatea scade și rezistența la uzură nu este la fel de bună ca (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Calculul ingredientelor: Calculați raportul de încărcare a cuptorului pe baza ingredientului țintă și a ratei de recuperare. Încărcarea cuptorului este de obicei compusă din fontă, fier vechi, fier crom (cum ar fi fierul cu crom cu conținut ridicat de carbon, fier cu crom cu conținut scăzut de carbon), fier molibden, cupru, placă de nichel, etc. Rata de recuperare a Mn este de aproximativ 85% -95%.

2、 Temperatura de topire și temperatura de turnare

1. Temperatura de topire: Temperatura de topire nu trebuie să fie prea mare, de obicei controlată între 1480 ° C și 1520 ° C. Motiv: Temperatura excesivă poate crește pierderea de ardere a elementelor din aliaj (cum ar fi oxidarea Cr și Si), intensifică absorbția hidrogenului și azotului în lichidul de oțel și poate face boabele grosiere. Temperatura scăzută nu favorizează topirea aliajului, omogenizarea compoziției și separarea fierului de zgură.

2. Temperatura de turnare: Temperatura de turnare trebuie determinată în funcție de grosimea peretelui și structura turnării, de obicei variind de la 1380 ° C până la 1450 ° C. Pentru piesele groase și simple, trebuie utilizată o temperatură de turnare mai scăzută (cum ar fi 1380 ° C până la 1420 ° C) pentru a facilita solidificarea secvențială, a reduce și a rafina dimensiunea granulelor. Piese cu pereți subțiri și complexe: utilizați temperaturi de turnare mai ridicate (cum ar fi 1420 ° C-1450 ° C) pentru a asigura o bună capacitate de umplere. Principiu: Sub premisa asigurării umplerii, încercați să folosiți o temperatură de turnare mai scăzută pe cât posibil.

3, Puncte cheie ale procesului de tratament termic

Microstructura turnată a fontei cu conținut ridicat de crom este de obicei austenită + carburi eutectice + perlită parțială, cu duritate scăzută și duritate slabă. O matrice martensitică cu duritate mare și rezistență la uzură poate fi obținută numai prin tratament termic.

Miezul tratamentului termic este „austenitizarea+stingerea”.

1. Austenitizare: Temperatura: 940 ° C-980 ° C. Temperatura specifică depinde de compoziție, în special de conținutul de Cr și C. Pentru formulele cu conținut ridicat de carbon și crom, luați limita inferioară de temperatură, altfel luați limita superioară de temperatură. Timp de izolare: De obicei calculat pe baza grosimii peretelui, izolarea durează 1 oră pentru fiecare 25 de milimetri. Asigurați-vă că carbonul și elementele de aliere din carburi sunt complet dizolvate în austenită, dar timpul prelungit poate duce la creșterea boabelor și la îngroșarea carburilor. Punct cheie: După austenitizare, matricea devine austenită bogată în carbon și elemente de aliere.

2. Călire: Metoda de răcire: După ce a fost scos de la temperatura de austenitizare, acesta trebuie răcit (stins) rapid. Metodă obișnuită: stingerea aerului: aceasta este metoda cea mai frecvent utilizată și sigură. Datorita continutului sau ridicat de aliaj si a calitatii bune, racirea cu aer este suficienta pentru a evita transformarea perlitei si a obtine o matrice martensitica. Pentru componentele mari sau complexe, răcirea cu aer poate reduce eficient riscul de fisurare. Stingere forțată a aerului: folosind un ventilator pentru a sufla aer și pentru a accelera răcirea. Călirea cu ulei: Se utilizează numai pentru turnări de formă foarte mică sau simplă, cu risc ridicat și fisurare ușoară, care necesită o mare precauție. Scop: Pentru a suprarăci austenita la temperatură înaltă sub temperatura de transformare martensitică (punctul Ms) și a o transforma în martensită de duritate ridicată.

3. Călire: Necesitate: După călire, stresul intern este extrem de mare, iar structura este martensită+austenită reziduală, care este foarte fragilă și trebuie călită imediat. Temperatură: Revenirea la temperatură joasă este de obicei folosită între 200 ° C și 300 ° C, iar uneori se folosește și călirea la temperatură medie în jur de 450 ° C (ceea ce reduce duritatea, dar îmbunătățește duritatea). Timp de izolare: 2-6 ore (in functie de grosimea peretelui). Funcție: Eliberați stresul de stingere și preveniți crăparea în timpul utilizării. Transformarea martensitei călite în martensită călită reduce ușor duritatea, dar îmbunătățește semnificativ duritatea și stabilitatea. Promovați transformarea unor austenite reziduale în martensită (călire secundară).

4. Proces special: Tratament subcritic. Pentru unele condiții de lucru care necesită rezistență ridicată la impact, poate fi utilizat un tratament subcritic cu izolație pe termen lung (cum ar fi 4-10 ore) între 450 ° C-520 ° C. Acest proces descompune austenita reziduală în ferită bainită și carburi, rezultând o combinație excelentă de rezistență și duritate, dar duritatea poate scădea.

Rezumat: O curbă tipică de tratament termic pentru fonta KmTBCr26 cu un conținut ridicat de crom este următoarea: [Austenitizare] Încălzire la 960 ° C ± 10 ° C -> Menținere timp de 4-6 ore -> [ Călire] Răcire cu aer la temperatura camerei -> [ Călire] Încălzire imediată la 250 ° C ± 10 ° C -> 6 ore -> A răcire după descărcare. Reamintire importantă: Înainte de a intra în cuptor pentru tratarea termică, piesele turnate trebuie curățate temeinic (înlăturarea nisipului de turnare, coloanelor, etc.). Rata de încălzire nu trebuie să fie prea mare, mai ales pentru componentele complexe. Se recomandă încălzirea pas cu pas (cum ar fi menținerea unei temperaturi uniforme de 600 ° C pentru o perioadă de timp). După călire, trebuie răcit la temperatura camerei înainte de utilizare. Numai controlând precis compoziția, topirea și o serie de parametri de tratare termică pot fi produse piese din fontă de înaltă performanță, rezistente la uzură, cu crom.