Làm thế nào để kiểm soát trạng thái đúc và cấu trúc kim loại của vật đúc thép 45 # sau khi xử lý nhiệt?

Cấu trúc kim loại của thép 45 # thay đổi trong các điều kiện xử lý nhiệt khác nhau ở trạng thái đúc.

Vì vậy, làm thế nào để chúng ta kiểm soát trạng thái đúc và cấu trúc kim loại của 45 vật đúc bằng thép sau khi xử lý nhiệt khi sản xuất chúng? Kiểm soát tốt được yêu cầu từ cả quá trình đúc và quá trình xử lý nhiệt, với mục tiêu có được cấu trúc đồng nhất, tốt và vô hại để đáp ứng các yêu cầu hiệu suất cuối cùng (sức mạnh, độ bền, độ cứng, v.v.).

Sau đây là các chiến lược kiểm soát chính:

1 、 Kiểm soát cấu trúc vi mô AS (đặt nền chắc chắn để xử lý nhiệt tiếp theo)

1. Tối ưu hóa các thông số quá trình đúc: Nhiệt độ đổ: Trong khi đảm bảo khả năng lấp đầy, hãy cố gắng giảm nhiệt độ rót càng nhiều càng tốt. Nhiệt độ đổ quá nhiều có thể dẫn đến kích thước hạt thô. Vùng tinh thể cột mở rộng. Tăng xu hướng phân biệt. Thúc đẩy sự hình thành của tổ chức WEI. Tốc độ làm mát: Tăng tốc tốc độ làm mát: Đây là cốt lõi của việc tinh chỉnh cấu trúc vi mô AS. Tốc độ làm mát nhanh hơn có thể ngăn chặn sự phát triển của hạt, giảm sự phân tách và giảm bớt hoặc thậm chí tránh sự hình thành cấu trúc Weibull. Phương pháp: Sử dụng khuôn kim loại hoặc khuôn kim loại phủ cát thay vì khuôn cát nguyên chất; Đặt sắt lạnh vào phần dày của đúc; Tối ưu hóa thiết kế khuôn (như độ thống nhất độ dày tường và giảm tiết kiệm nhiệt); Chọn vật liệu mô hình với độ dẫn nhiệt tốt; Kiểm soát nhiệt độ của khuôn. Làm mát thống nhất: Tránh sự khác biệt đáng kể về tốc độ làm mát giữa các phần khác nhau của đúc, điều này có thể dẫn đến tổ chức không đồng đều và căng thẳng nội bộ. Thiết kế hợp lý hệ thống rót và riser và bố cục của sắt lạnh.

2. Điều trị tiêm chủng/sửa đổi: Mặc dù 45 thép không được tiêm thông thường như gang, trong các trường hợp cụ thể, nó có thể được xem xét để thêm các yếu tố hợp kim theo dõi (như Vanadi V, Titanium Ti, Niobium NB) hoặc các yếu tố đất hiếm để xử lý hoàn thiện hạt. Các yếu tố này tạo thành các hợp chất điểm nóng chảy cao (như cacbua và nitrids) đóng vai trò là lõi tạo mầm không đồng nhất, thúc đẩy quá trình lọc hạt. Kiểm soát chính xác số lượng và quy trình bổ sung là bắt buộc.

3. Kiểm soát độ tinh khiết của thép nóng chảy: khử oxy đầy đủ: áp dụng các quá trình khử oxy hợp lý (như khử oxy kết tủa+khử oxy khuếch tán) để làm giảm hàm lượng oxy hòa tan trong thép nóng chảy, giảm vùi FEO và sự kết hợp của hạt. Các chất khử oxy phổ biến bao gồm sắt mangan, sắt silicon và nhôm. Tinh chỉnh: Nếu các điều kiện cho phép, thực hiện tinh chế bên ngoài (như khuấy argon) để giảm thêm khí (O, H, N) và nội dung bao gồm. Thép nóng chảy tinh khiết có lợi cho việc thu được một cấu trúc vi mô dày hơn, ít khiếm khuyết và đồng đều như cấu trúc vi mô đúc. Kiểm soát nội dung của S và P: S dễ dàng hình thành FES hoặc (Mn, Fe), hình thành điểm nóng chảy ở các ranh giới hạt, làm tăng xu hướng nứt nóng và giảm độ dẻo dai; P tăng độ giòn lạnh. Những nỗ lực nên được thực hiện để giảm nội dung của S và P xuống giới hạn thấp hơn theo yêu cầu của tiêu chuẩn. 4. Tối ưu hóa thiết kế khuôn: Giảm các nút nhiệt và tránh tiếp xúc với nhiệt độ cao, điều này có thể dẫn đến các hạt thô và phân tách. Đảm bảo hóa rắn tuần tự hoặc hóa rắn đồng thời để giảm các khiếm khuyết như co ngót và độ xốp, thường dẫn đến cấu trúc vi mô bất thường ở các khu vực khiếm khuyết này.

2 、 Việc xử lý nhiệt thông thường đối với 45 bộ phận thép đúc được bình thường hóa, và đôi khi bình thường hóa và ủ được thực hiện theo các yêu cầu để kiểm soát tổ chức sau khi xử lý nhiệt (lõi là điều trị bình thường hóa). Mục đích là để loại bỏ các khiếm khuyết trong cấu trúc vi mô AS và có được cấu trúc Pearlite+Ferrite đồng nhất và mịn.

1. Điều trị bình thường hóa (quan trọng nhất):

Nhiệt độ gia nhiệt: Thường được chọn trong khoảng 30-50 trên AC. Đối với 45 thép, AC ∝ là khoảng 780, do đó, phạm vi nhiệt độ chuẩn hóa thường nằm trong khoảng 850-880. Mục đích: Để hoàn toàn austenitize (gamify) cấu trúc đúc AS, loại bỏ cấu trúc gốc dưới dạng (như cấu trúc Weibull, hạt thô và các khu vực phân tách thành phần) và thu được austenite sáng tác đồng đều. Kiểm soát: Nhiệt độ thấp, austenitization không hoàn chỉnh, dư làm cấu trúc đúc; Nhiệt độ quá mức dẫn đến sự tăng trưởng đáng kể của các hạt austenite, dẫn đến cấu trúc vi mô thô sau khi bình thường hóa. Thời gian cách nhiệt: Cần đảm bảo rằng việc đúc được đốt cháy hoàn toàn và thành phần Austenite về cơ bản là đồng đều. Cơ sở tính toán: Thường được tính toán dựa trên độ dày hiệu quả của đúc (chẳng hạn như 1,5-2,0 phút/milimet). Kiểm soát: Thời gian quá ngắn, không hoàn thành sự tự làm của trái tim; Nếu thời gian quá dài, nó có thể làm tăng quá trình oxy hóa và khử trùng, và kích thước hạt có thể tăng lên. Đối với các vật đúc với sự phân tách dendritic, có thể mất một thời gian dài hơn một chút để các thành phần khuếch tán đều. Phương pháp làm mát: Làm mát trong không khí chảy tĩnh hoặc bắt buộc. Mục tiêu: Để có được viên ngọc mịn hơn (cấu trúc eutectoid giả) và hạt ferrite mịn hơn so với ủ. Kiểm soát: Tốc độ làm mát phải đồng đều và nhất quán. Tránh: Làm mát quá nhanh (chẳng hạn như quá nhiều gió): có thể khiến một lượng nhỏ cấu trúc không cân bằng (như bainite hoặc thậm chí martensite) xuất hiện trong khu vực vách mỏng, tăng độ cứng và độ giòn. Làm mát chậm (chẳng hạn như xếp chồng quá dày đặc): mất hiệu ứng bình thường hóa, và cấu trúc thô và tiếp cận trạng thái ủ. Đảm bảo rằng các vật đúc có đủ không gian bên ngoài lò để tản nhiệt. Chức năng chính của việc chuẩn hóa là loại bỏ các hạt thô, hạt cột và cấu trúc Weibull trong cấu trúc vi mô AS. Tinh chỉnh kích thước hạt và đạt được cấu trúc đồng nhất. Loại bỏ căng thẳng nội bộ (một phần). Cải thiện hiệu suất cắt. Cung cấp cấu trúc ban đầu tốt hơn để làm nguội và ủ trong tương lai.

2. Điều trị ủ

Cấu trúc kim loại của thép 45 # sau khi xử lý ủ đồng nhất và ổn định hơn so với cấu trúc đúc AS, chủ yếu bao gồm các phần sau: Pearlite, là thành phần chính của cấu trúc ủ và có cấu trúc giống như lớp hoặc tấm, bao gồm ferrite và xi măng xen kẽ. Trong quá trình ủ, khoảng cách xen kẽ của Pearlite đồng nhất hơn và phân phối thường xuyên hơn, giúp cải thiện độ bền và hiệu suất xử lý của vật liệu. Ferrite: Phân phối trong khối hoặc mạng nhỏ hình thành xung quanh Pearlite hoặc tại các ranh giới hạt. So với trạng thái AS Cast, ferrite được ủ có hình thái thường xuyên hơn, số lượng và phân phối đồng đều hơn, làm giảm các tác động bất lợi của ferrite thô hoặc được nối mạng có thể tồn tại ở trạng thái Cast đối với hiệu suất. Chức năng chính của ủ là loại bỏ ứng suất đúc, tinh chỉnh kích thước hạt và cải thiện tính đồng nhất của cấu trúc vi mô. Do đó, trong cấu trúc thép đúc 45 # được ủ, các cấu trúc kém như cấu trúc Weibull về cơ bản được loại bỏ và ảnh hưởng của các khuyết tật đúc (như sự lỏng lẻo) cũng sẽ bị suy yếu do sự tăng cường của cấu trúc. Hiệu suất tổng thể phù hợp hơn cho việc xử lý hoặc sử dụng tiếp theo.

3. Điều trị ủ: Đối với 45 vật đúc bằng thép thông thường, sau khi bình thường hóa, hầu hết các yêu cầu về hiệu suất thường có thể được đáp ứng mà không cần ủ. Tốc độ làm mát của bình thường hóa là không đủ để tạo ra căng thẳng dập tắt đáng kể. Các tình huống cần ủ: Đối với các vật đúc đòi hỏi sự ổn định cực kỳ cao, ủ nhiệt độ thấp (150-250) có thể loại bỏ thêm ứng suất dư. Cấu trúc đúc đặc biệt phức tạp, và có sự căng thẳng cục bộ quá mức trong quá trình làm mát bình thường hóa (ngay cả khi không có martensite được sản xuất). Kiểm soát không phù hợp với tốc độ làm mát bình thường hóa dẫn đến sự xuất hiện của một lượng nhỏ martensite cứng và giòn hoặc bainite ở các khu vực địa phương, đặc biệt là ở các góc vách mỏng và sắc nét. Nhiệt độ thấp (200-300) là cần thiết để giảm độ cứng và độ giòn của nó. Nhiệt độ ủ: thường là 150-300 (ủ nhiệt độ thấp). Thời gian cách nhiệt: được tính theo độ dày (ví dụ: 1-2 giờ/inch) để đảm bảo độ thâm nhập nhiệt. Làm mát: Làm mát không khí. 3 Các biện pháp kiểm soát chạy qua toàn bộ điều khiển thành phần nghiêm ngặt của quá trình 1: Đảm bảo rằng các yếu tố chính như C, Mn, SI, v.v. nằm trong phạm vi tiêu chuẩn (như GB/T 11352 hoặc ASTM A27/A27M). Sự dao động của hàm lượng carbon ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ và tính chất của ngọc trai và ferrite trong cấu trúc cuối cùng. Kiểm soát nghiêm ngặt nội dung của các yếu tố có hại S và P. Giám sát nội dung của các yếu tố còn lại (như Cr, Ni, Cu, MO, v.v.) để tránh sự gia tăng bất ngờ của chúng ảnh hưởng đến điểm chuyển pha và cấu trúc vi mô. 2. Kiểm tra và phản hồi kim loại: Khi kiểm tra đúc: Lấy mẫu được thực hiện tại các vị trí quan trọng để kiểm tra các vấn đề nghiêm trọng như kích thước hạt thô, cấu trúc Weibull và các vùi phi kim loại quá mức. Phản hồi kịp thời được cung cấp để điều chỉnh quá trình đúc. Kiểm tra điều trị bằng nhiệt: Đây là bước quan trọng nhất. Sau khi xử lý nhiệt cuối cùng (thường ở trạng thái được chuẩn hóa hoặc trạng thái bình thường hóa+tăng cường), các mẫu phải được lấy từ cơ thể đúc hoặc khối thử nghiệm đính kèm để kiểm tra kim loại: loại cấu trúc vi mô phải được phân phối đồng đều mịn Pearlite+polygonal ferrite (đôi khi ferrite được phân phối trong lưới dọc theo lưới austenite ban đầu). Nó không được phép có cấu trúc đúc còn lại, cấu trúc Weibull, một lượng lớn bainite hoặc martensite. Kích thước hạt: Đánh giá mức kích thước hạt Austenite (thường cần 5-8 lớp hoặc tốt hơn). Các vùi không kim loại: Xếp hạng được kiểm soát trong phạm vi đủ điều kiện. Kiểm tra hiệu suất: Hợp tác với kiểm tra hiệu suất cơ học (độ bền kéo, sức mạnh năng suất, độ giãn dài, năng lượng tác động, độ cứng) để xác minh xem việc kiểm soát tổ chức có đạt được các mục tiêu hiệu suất dự kiến hay không. Tóm tắt các điểm kiểm soát: 1. Là nền tảng đúc: đúc siêu nhiệt thấp+làm mát nhanh và đồng đều → thu được một cấu trúc vi mô tương đối nhỏ, đồng đều và khiếm khuyết như cấu trúc đúc. 2. Xử lý nhiệt lõi (bình thường hóa): Nhiệt độ chính xác: AC+30 ~ 50 (850-880 ℃) → hoàn thành austenitization mà không tăng trưởng. Đủ thời gian: đốt kỹ lưỡng+làm mát đồng đều các thành phần; Thích hợp: Làm mát không khí đồng đều → thu được Pearlite+ferrite. 3. Nhiệt độ cần thiết: Chỉ được sử dụng để giảm căng thẳng hoặc điều trị các cấu trúc không cân bằng cục bộ (ủ nhiệt độ thấp).

4. Thành phần nguyên chất: Thấp S và P, bị khử oxy hoàn toàn.

5. Kiểm tra nghiêm ngặt: Cấu trúc kim loại và tính chất cơ học của các vật liệu được đúc và nhiệt là các tiêu chí đánh giá cuối cùng.

Bằng cách kiểm soát một cách có hệ thống các bước trên, có thể đảm bảo hiệu quả rằng 45 vật đúc bằng thép có được cấu trúc đúc và kim loại đúc lý tưởng sau khi xử lý nhiệt, do đó đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất dịch vụ của chúng. ** Kiểm tra kim loại là phương tiện cuối cùng để xác minh tính hiệu quả của tất cả các điều khiển quá trình.