Làm thế nào để sản xuất các bộ phận gang crom cao chất lượng cao?

Gang có hàm lượng crom cao là vật liệu chịu mài mòn cực kỳ quan trọng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như luyện kim, khai thác mỏ, xi măng và điện. Quá trình nấu chảy và xử lý nhiệt của nó đòi hỏi các yêu cầu nghiêm ngặt để đảm bảo đạt được cấu trúc vi mô lý tưởng và khả năng chống mài mòn tuyệt vời.

Sau đây là giải thích chi tiết về các điểm chính của thành phần nóng chảy, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ rót và quy trình xử lý nhiệt đối với gang có hàm lượng crom cao.

1, Thành phần hóa học của gang có hàm lượng crom cao nóng chảy là cơ sở cho hiệu suất của nó, thường lấy Cr/C (tỷ lệ crom cacbon) làm thành phần thiết kế cốt lõi.

1. Phạm vi thành phần hóa học cốt lõi (điển hình): Carbon (C): 2,0% -3,5%. Hàm lượng cacbon quyết định số lượng, hình thái và độ cứng của cacbua nguyên sinh và cacbua eutectic. Hàm lượng carbon càng cao thì độ cứng càng cao nhưng độ dẻo dai lại giảm. Crom (Cr): 12% -30% (thường gặp ở 15% -28%). Crom là nguyên tố chính để hình thành cacbua và đảm bảo khả năng chống ăn mòn của chất nền. Điểm mấu chốt là kiểm soát tỷ lệ Cr/C. Molypden (Mo): 0,5% -3,0%. Molypden có thể cải thiện độ cứng, ức chế sự biến đổi ngọc trai và thúc đẩy sự hình thành bainite hoặc martensite, đặc biệt đối với các vật đúc có tiết diện lớn. Đồng thời, nó có thể tinh chỉnh tổ chức, cải thiện độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn. Đồng (Cu): 0,5% -1,5%. Nó cũng được sử dụng để cải thiện độ cứng và là chất thay thế rẻ tiền một phần cho molypden, nhưng tác dụng của nó không tốt bằng molypden. Niken (Ni): 0-1,5%. Hỗ trợ cải thiện độ cứng và tăng cường ma trận. Mangan (Mn): 0,5% -1,0%. Ổn định austenite và cải thiện độ cứng. Tuy nhiên, mức quá cao có thể ổn định austenite, dẫn đến sự gia tăng lượng austenite dư và sự phân tách ở ranh giới hạt, gây bất lợi cho độ dẻo dai. Silicon (Si): 0,3% -1,0%. Các yếu tố khử oxy, nhưng sẽ thúc đẩy quá trình than chì hóa cacbua, do đó hàm lượng không được quá cao. Lưu huỳnh (S) và phốt pho (P): Bị hạn chế nghiêm ngặt. P < 0,06%,S < 0,05%。 Chúng đều là những yếu tố có hại, có thể làm giảm nghiêm trọng độ dẻo dai và độ bền, đồng thời làm tăng xu hướng nứt nhiệt.

2. Tầm quan trọng của tỷ lệ Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C cacbua sẽ xuất hiện trong kết cấu, độ cứng thấp hơn và khả năng chống mài mòn kém. Cr/C ≈ 4-10: độ cứng cao (Fe, Cr) ₇ C ∨ cacbua eutectic (là nguồn chống mài mòn chính của gang có hàm lượng crom cao) được hình thành ở dạng thanh hoặc dải, ít có tác dụng phân tách trên ma trận và độ dẻo dai tốt hơn. Đây là khoảng thời gian được sử dụng phổ biến nhất. Cr/C>10: Một lượng lớn (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - loại cacbua bắt đầu hình thành. Mặc dù khả năng chống ăn mòn được cải thiện nhưng độ cứng lại giảm và khả năng chống mài mòn không tốt bằng (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Tính toán thành phần: Tính toán tỷ lệ nạp lò dựa trên thành phần mục tiêu và tỷ lệ thu hồi. Phí lò thường bao gồm gang, thép phế liệu, sắt crom (như sắt crom carbon cao, sắt crom carbon thấp), sắt molypden, đồng, tấm niken, v.v. Tham khảo về tỷ lệ thu hồi: Các nguyên tố như Cr và Mo có tỷ lệ thu hồi cao khi nấu chảy trong lò cảm ứng tần số trung bình, thường được tính ở mức 95% -98%. Tỷ lệ thu hồi của Mn khoảng 85%-95%.

2, Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ rót

1. Nhiệt độ nấu chảy: Nhiệt độ khai thác không được quá cao, thường được kiểm soát trong khoảng từ 1480 ° C đến 1520 ° C. Lý do: Nhiệt độ quá cao có thể làm tăng sự mất mát khi cháy của các nguyên tố hợp kim (chẳng hạn như quá trình oxy hóa Cr và Si), tăng cường sự hấp thụ hydro và nitơ trong chất lỏng thép và làm cho các hạt trở nên thô. Nhiệt độ thấp không có lợi cho việc nấu chảy hợp kim, đồng nhất hóa thành phần và tách xỉ sắt.

2. Nhiệt độ đổ: Nhiệt độ rót phải được xác định theo độ dày thành và cấu trúc của vật đúc, thường dao động từ 1380 ° C đến 1450 ° C. Đối với các bộ phận dày và đơn giản, nên sử dụng nhiệt độ rót thấp hơn (chẳng hạn như 1380 ° C đến 1420 ° C) để tạo điều kiện cho quá trình hóa rắn tuần tự, giảm độ co ngót và tinh chỉnh kích thước hạt. Các bộ phận có thành mỏng và phức tạp: Sử dụng nhiệt độ rót cao hơn (như 1420°C-1450°C) để đảm bảo khả năng làm đầy tốt. Nguyên tắc: Với tiền đề đảm bảo làm đầy, hãy cố gắng sử dụng nhiệt độ rót càng thấp càng tốt.

3, Những điểm chính của quá trình xử lý nhiệt

Cấu trúc vi mô đúc của gang có hàm lượng crom cao thường là austenite + cacbua eutectic + ngọc trai một phần, có độ cứng thấp và độ dẻo dai kém. Chỉ có thể thu được ma trận martensitic có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn thông qua xử lý nhiệt.

Cốt lõi của xử lý nhiệt là "austenit hóa + làm nguội".

1. Austenitizing: Nhiệt độ: 940°C-980°C. Nhiệt độ riêng phụ thuộc vào thành phần, đặc biệt là hàm lượng Cr và C. Đối với công thức có hàm lượng carbon cao và crom cao thì lấy giới hạn nhiệt độ thấp hơn, nếu không thì lấy giới hạn nhiệt độ trên. Thời gian cách nhiệt: Thường được tính dựa trên độ dày của tường, cách nhiệt mất 1 giờ cho mỗi 25 mm. Đảm bảo rằng các nguyên tố cacbon và hợp kim trong cacbua được hòa tan hoàn toàn vào austenit, nhưng thời gian kéo dài có thể dẫn đến sự phát triển của hạt và cacbua trở nên thô hơn. Điểm mấu chốt: Sau khi austenit hóa, nền trở thành austenit giàu cacbon và các nguyên tố hợp kim.

2. Làm nguội: Phương pháp làm nguội: Sau khi lấy ra khỏi nhiệt độ austenit hóa phải làm nguội nhanh (làm nguội). Phương pháp thông dụng: Làm nguội bằng không khí: Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến và an toàn nhất. Do hàm lượng hợp kim cao và độ cứng tốt, việc làm mát bằng không khí là đủ để tránh sự biến đổi ngọc trai và thu được ma trận martensitic. Đối với các bộ phận lớn hoặc phức tạp, làm mát bằng không khí có thể giảm nguy cơ nứt một cách hiệu quả. Làm nguội bằng không khí cưỡng bức: sử dụng quạt để thổi khí và tăng tốc độ làm mát. Làm nguội bằng dầu: Chỉ sử dụng cho các vật đúc có hình dạng rất nhỏ hoặc đơn giản, có nguy cơ cao và dễ nứt, cần hết sức thận trọng. Mục đích: Làm nguội austenite ở nhiệt độ cao dưới nhiệt độ biến đổi martensitic (điểm Ms) và biến nó thành martensite có độ cứng cao.

3. Ủ: Sự cần thiết: Sau khi tôi, ứng suất bên trong cực kỳ cao, cấu trúc là martensite + austenite dư, rất giòn và phải được tôi luyện ngay lập tức. Nhiệt độ: Ủ ở nhiệt độ thấp thường được sử dụng trong khoảng từ 200 ° C đến 300 ° C, đôi khi cũng sử dụng ủ ở nhiệt độ trung bình khoảng 450 ° C (làm giảm độ cứng nhưng cải thiện độ dẻo dai). Thời gian cách nhiệt: 2-6 giờ (tùy theo độ dày của tường). Chức năng: Giảm căng thẳng và ngăn ngừa nứt trong quá trình sử dụng. Việc chuyển đổi martensite đã tôi thành martensite được tôi luyện làm giảm độ cứng một chút nhưng cải thiện đáng kể độ dẻo dai và độ ổn định. Thúc đẩy quá trình chuyển đổi một số austenite dư thành martensite (làm nguội thứ cấp).

4. Quy trình đặc biệt: Xử lý cận tới hạn. Đối với một số điều kiện làm việc đòi hỏi độ bền va đập cao, có thể sử dụng xử lý cận tới hạn bằng cách nhiệt dài hạn (chẳng hạn như 4-10 giờ) trong khoảng 450 ° C-520 ° C. Quá trình này phân hủy austenite dư thành ferit bainite và cacbua, tạo ra sự kết hợp tuyệt vời giữa độ bền và độ dẻo dai, nhưng độ cứng có thể giảm.

Tóm tắt: Đường cong xử lý nhiệt điển hình đối với gang có hàm lượng crom cao KmTBCr26 như sau: [Austenitization] Gia nhiệt đến 960 ° C ± 10 ° C ->Giữ trong 4-6 giờ ->[Làm nguội] Làm mát không khí đến nhiệt độ phòng ->[Ủ] Làm nóng ngay lập tức đến 250 ° C ± 10 ° C ->Giữ trong 4-6 giờ ->Làm mát không khí sau khi xả. Nhắc nhở quan trọng: Trước khi vào lò xử lý nhiệt, vật đúc phải được làm sạch kỹ lưỡng (loại bỏ cát đúc, ống nâng, v.v.). Tốc độ gia nhiệt không được quá nhanh, đặc biệt đối với các bộ phận phức tạp. Nên làm nóng từng bước (chẳng hạn như duy trì nhiệt độ đồng đều ở 600 ° C trong một khoảng thời gian). Sau khi ủ, nó phải được làm nguội đến nhiệt độ phòng trước khi sử dụng. Chỉ bằng cách kiểm soát chính xác thành phần, sự nóng chảy và một loạt các thông số xử lý nhiệt, các bộ phận chịu mài mòn bằng gang crom hiệu suất cao mới có thể được sản xuất.