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高铬合金钢铸件耐磨铸铁生产技术
编辑:无锡市汇海机械有限公司   时间:2018-05-05

高铬合金钢铸件生产技术

一、高铬铸铁的熔炼

1.高铬铸铁化学成分(见下表)

2.原料要求

另外,还需工业纯铜和废旧电极块(用于调整碳含量)等。

3.熔炼工艺要求

(1)出炉温度高铬铸铁的熔点比一般铸铁高,约为1200℃,出炉温度约为1500℃,熔炼选用中频感应电炉。

(2)炉衬采用酸性或碱性炉衬均可,炉衬的配比、打结、烘干和烧结均按常规工艺进行。

(3)装料一般按正常顺序加料,先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底,而后将废钢等按照下紧上松的原则装填(有助于塌料)。

(4)送电熔化将电炉功率调至超大进行熔化,由于Cr的熔炼损耗较大(约5%~15%),故铬铁应在超后加入,通常是待废钢全部熔化后加入烤红的铬铁。

(5)脱氧待金属炉料全部熔化并提温至1480℃后,再加入锰铁、硅铁及铝进行脱氧。

(6)浇注在中频感应炉中熔化,温度不必太高,温度达到1480℃时即可出炉,铁液在包内应停留一段时间进行镇静,视工件大小不同可在1380~1410℃之间进行浇注。

二、生产工艺要点

(1)高铬铸铁铸造性能较差,其热导率低,塑性差,收缩量大,且有大的热裂和冷裂倾向,在铸造工艺上要将铸钢和铸铁的特点结合起来考虑,必须充分注意铸件的补缩问题,其原则与铸钢件相同(采用冒口和冷铁,且遵循顺序凝固原理)。由于合金中铬含量高,易在铁液表面结膜,所以看起来铁液流动性差,但实际上流动性较好。

(2)造型宜采用水玻璃硅砂等强度高且透气性好的砂型,涂料应采用耐火度高的高铝粉或镁粉与酒精混合拌制。另外,为获得细晶粒组织和好的表面质量,在铸件外形不太复杂的情况下,金属型铸造也被广泛采用。

(3)高铬铸铁的收缩量与铸钢相近,模样制作上其线收缩率可按1.8%~2%进行计算。在砂型制作上,其冒口大小可按碳钢的规定进行计算,而浇注系统则按灰铸铁计算,但需把各截面积增加20%~30%。浇冒口的选择应注意两个方面:一是要保证铸件工作带(使用部位)的质量;二是要尽量提高铸件的成品率。

(4)由于高铬铸件的冒口不易切除,因此造型时在冒口形式上宜采用侧冒口或易割冒口。

(5)在具体零件的铸造工艺设计上,要注意不能让铸件出现受阻收缩,以免造成开裂。另外,浇注后开箱温度过高也极易造成铸件开裂,540℃以下的缓冷是十分必要的,应使铸件在铸型中充分冷却,然后再开箱清砂,或开箱后先勿清砂而堆在一起(铸件、浇冒系统等)围干砂缓冷。开箱周围环境必须保持干燥,不得潮湿有水,否则极易造成铸件裂纹。

(6)浇注温度要低,有利于细化树枝晶和共晶组织,而且可避免出现因温度过高而造成的收缩过大及表面粘砂等缺陷。浇注温度一般比其液相线(1290~1350℃)高55℃左右,轻小件一般控制在1380~1420℃,壁厚100mm以上的厚重件控制在1350~1400℃。

三、高铬铸铁的热处理

1.退火

由于高铬制品其铸态硬度较高,为改善工件的机械加工性能,所有毛坯必须进行必要的软化退火处理。

具体工艺(工艺曲线见图1,以壁厚不超过100mm且外形较复杂铸件为例)如下。

首先将需处理工件在室温下装入热处理炉,然后随炉缓慢升温至400℃左右进行保温1~2h,随后将炉温升至600℃再进行保温1~2h,之后以不超过150℃/h的温升速度,将炉温快速升至950℃后进行2~3h的保温,而后停止加热,待炉温自然降至820℃左右,此后可控制电炉以10~15℃/h的温降速度将炉温降至700~720℃,并在此温度保温4~6h(工件越厚其保温时间应越长)后停炉,工件可视情况随炉冷却或出炉置于静止的空气中冷却至室温(以获得珠光体基体,满足性能要求,便于切削加工)。

具体生产中,若所处理工件形状较为简单,也可采用较快速的退火工艺,即在温升至950℃并保温3h后停炉,之后可随炉冷却至400℃左右,然后打开炉门,继续冷却至300℃以下,工件即可出炉空冷。


工件退火后可进行机械加工,由于高铬白口铸铁在淬火过程中尺寸变化比铸钢和灰铸铁小的多,一般无须矫正尺寸,对于按工艺要求需磨削加工的工件所留磨削量也可很小。

2.淬火

将机械加工后的工件室温装炉,以小于80℃/h的温升速度将炉温升至600℃(若工件较厚或形状较复杂,可在温升至300℃、400℃、500℃、600℃时分别给予0.5h的保温),之后以不超过150℃/h的温升速度将炉温升至淬火温度950~980℃后进行保温,保温时间为2~4h(视工件厚薄不同保温时间有所差别,越厚保温时间越长),而后将工件快速出炉进行空冷,若遇环境气温较高,淬火时应辅以强风和水雾喷洒,以强化冷却,淬火工艺曲线如图2所示。

3.回火

为降低铸件残余应力和脆性,并保持其淬火得到的高硬度和耐磨性,同时也使马氏体得以回火,以及残余奥氏体有所减少,应对淬火后的工件再进行230~260℃的回火处理。具体工艺为:将工件在室温状态下装炉,再升温至230~260℃,保温3~6h,之后出炉空冷。

四、高铬合金铸铁的性能

(1)其硬度性能在铸态时为50~54HRC,退火后为38~43HRC,淬火后为60~67HRC。硬度随碳含量变化而变化,低碳时韧性好而硬度低,适用于冲击载荷较大的场合;高碳时硬度也稍高,适用于冲击载荷较小的场合,表现出良好的耐磨性。

(2)高铬白口铸铁密度为7.6~7.7g/cm3。

(3)其线收缩率为1.8%~2.0%,体收缩率7.5%~8.0%,在1400℃时流动性为300~500mm。

五、结语

(1)根据高铬铸铁性能特点,合理制定熔炼工艺,以满足基体组织要求。

(2)热处理是获得合格高铬铸铁的必要手段,因此制定合理的热处理工艺显得十分重要。

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