چگونه قطعات چدنی با کروم بالا با کیفیت بالا تولید کنیم؟

چدن با کروم بالا یک ماده بسیار مهم مقاوم در برابر سایش است که به طور گسترده در صنایعی مانند متالورژی، معدن، سیمان و نیرو استفاده می شود. فرآیندهای ذوب و عملیات حرارتی آن نیازمند الزامات سختگیرانه برای اطمینان از دستیابی به ریزساختار ایده آل و مقاومت در برابر سایش عالی است.

در ادامه نکات کلیدی ذوب مواد، دمای ذوب، دمای ریختن و فرآیند عملیات حرارتی برای چدن با کروم بالا توضیح داده شده است.

1، ترکیب شیمیایی چدن با کروم بالا ذوب شده اساس عملکرد آن است، معمولا با کروم / C (نسبت کربن کروم) به عنوان عنصر طراحی هسته.

1. محدوده ترکیب شیمیایی هسته (معمولی): کربن (C): 2.0٪ -3.5٪. محتوای کربن کمیت، مورفولوژی و سختی کاربیدهای اولیه و کاربیدهای یوتکتیک را تعیین می کند. هر چه محتوای کربن بیشتر باشد، سختی بالاتر است، اما چقرمگی کاهش می یابد. کروم (کروم): 12٪ -30٪ (معمولاً در 15٪ -28٪ یافت می شود). کروم یک عنصر کلیدی برای تشکیل کاربیدها و تضمین مقاومت در برابر خوردگی زیرلایه است. نکته کلیدی کنترل نسبت Cr/C است. مولیبدن (Mo): 0.5% -3.0%. مولیبدن می تواند سختی پذیری را بهبود بخشد، تغییر شکل پرلیت را مهار کند، و تشکیل بینیت یا مارتنزیت را به ویژه برای قطعات ریخته گری با مقاطع بزرگ افزایش دهد. در عین حال، می تواند سازمان را اصلاح کند، چقرمگی و مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشد. مس (مس): 0.5% -1.5%. همچنین برای بهبود سختی پذیری استفاده می شود و جایگزینی تا حدی ارزان برای مولیبدن است، اما اثر آن به خوبی مولیبدن نیست. نیکل (Ni): 0-1.5%. کمک به بهبود سختی پذیری و تقویت ماتریس. منگنز (Mn): 0.5% -1.0%. آستنیت را تثبیت کرده و سختی پذیری را بهبود می بخشد. با این حال، سطوح بیش از حد بالا می تواند آستنیت را تثبیت کند و منجر به افزایش آستنیت باقیمانده و جداسازی در مرزهای دانه شود که برای چقرمگی مضر است. سیلیکون (Si): 0.3% -1.0%. عناصر اکسید زدا، اما گرافیت شدن کاربید را تقویت می کند، بنابراین محتوای آن نباید خیلی زیاد باشد. گوگرد (S) و فسفر (P): به شدت محدود است. P <0.06٪، S <0.05٪. همه آنها عناصر مضری هستند که می توانند به طور جدی چقرمگی و استحکام را کاهش دهند و تمایل به ترک خوردگی حرارتی را افزایش دهند.

2. اهمیت نسبت Cr/C: Cr/C<4: (Fe، Cr) ∝ کاربیدهای C در ساختار ظاهر می شوند، با سختی کمتر و مقاومت در برابر سایش ضعیف. Cr/C ≈ 4-10: سختی بالا (Fe, Cr) ₇ C∨ کاربید یوتکتیک (که منبع اصلی مقاومت در برابر سایش چدن با کروم بالا است) به شکل میله یا نوار تشکیل می شود که اثر شکاف کمتری بر روی ماتریس دارد و چقرمگی بهتری دارد. این فاصله پرکاربردترین فاصله است. Cr/C>10: مقدار زیادی از (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - نوع کاربیدها شروع به تشکیل می کنند. اگرچه مقاومت در برابر خوردگی بهبود یافته است، سختی کاهش می یابد و مقاومت در برابر سایش به خوبی (Fe, Cr) ₇ C ₆ نیست.

3. محاسبه مواد تشکیل دهنده: نسبت شارژ کوره را بر اساس ماده مورد نظر و نرخ بازیابی محاسبه کنید. شارژ کوره معمولاً از آهن خام، ضایعات فولاد، آهن کروم (مانند آهن با کروم پر کربن، آهن کروم کم کربن)، آهن مولیبدن، مس، ورق نیکل و غیره تشکیل شده است. نرخ بازیابی منگنز حدود 85٪ -95٪ است.

2، دمای ذوب و دمای ریختن

1. دمای ذوب: دمای ضربه زدن نباید خیلی بالا باشد، معمولا بین 1480 درجه سانتیگراد تا 1520 درجه سانتیگراد کنترل می شود. دلیل: دمای بیش از حد می تواند باعث افزایش اتلاف سوخت عناصر آلیاژی (مانند اکسیداسیون کروم و سی) شود، جذب هیدروژن و نیتروژن در مایع فولاد را تشدید کند و دانه ها را درشت کند. دمای پایین برای ذوب آلیاژ، همگن شدن ترکیب و جداسازی آهن سرباره مناسب نیست.

2. دمای ریختن: دمای ریختن باید با توجه به ضخامت دیواره و ساختار ریخته‌گری تعیین شود که معمولاً از 1380 درجه سانتی‌گراد تا 1450 درجه سانتی‌گراد متغیر است. برای قطعات ضخیم و ساده، باید از دمای ریختن پایین‌تر (مانند 1380 درجه سانتی‌گراد تا 1420 درجه سانتی‌گراد) برای تسهیل انجماد پی در پی، کاهش اندازه و انجماد استفاده شود. قطعات با دیواره نازک و پیچیده: برای اطمینان از قابلیت پر شدن خوب، از دمای ریختن بالاتر (مانند 1420 درجه سانتیگراد تا 1450 درجه سانتیگراد) استفاده کنید. اصل: با فرض اطمینان از پر شدن، سعی کنید تا حد امکان از دمای ریختن پایین تر استفاده کنید.

3، نکات کلیدی فرآیند عملیات حرارتی

ریزساختار ریختگی چدن با کروم بالا معمولا آستنیت + کاربید یوتکتیک + پرلیت جزئی با سختی کم و چقرمگی ضعیف است. ماتریس مارتنزیتی با سختی و مقاومت در برابر سایش بالا تنها از طریق عملیات حرارتی به دست می آید.

هسته عملیات حرارتی "آستنیتیزه کردن + کوئنچ" است.

1. آستنیته کردن: دما: 940 درجه سانتیگراد تا 980 درجه سانتیگراد. دمای خاص به ترکیب، به خصوص محتوای کروم و C بستگی دارد. برای فرمول های کربن بالا و کروم بالا، حد دمای پایین را در نظر بگیرید، در غیر این صورت حد دمای بالایی را بگیرید. زمان عایق کاری: معمولاً بر اساس ضخامت دیوار محاسبه می شود، عایق کاری به ازای هر 25 میلی متر 1 ساعت طول می کشد. اطمینان حاصل کنید که کربن و عناصر آلیاژی موجود در کاربیدها به طور کامل در آستنیت حل شده اند، اما زمان طولانی می تواند منجر به رشد دانه و درشت شدن کاربید شود. نکته کلیدی: پس از آستنیته شدن، ماتریس به آستنیت غنی از کربن و عناصر آلیاژی تبدیل می شود.

2. کوئنچ: روش خنک سازی: پس از خارج شدن از دمای آستنیته، باید به سرعت سرد (کوئنچ) شود. روش متداول: کوئنچ با هوا: این روش رایج ترین و ایمن ترین روش است. با توجه به محتوای آلیاژ بالا و سختی پذیری خوب، خنک کننده هوا برای جلوگیری از تبدیل پرلیت و به دست آوردن یک ماتریس مارتنزیتی کافی است. برای اجزای بزرگ یا پیچیده، خنک کننده هوا می تواند به طور موثر خطر ترک خوردگی را کاهش دهد. خاموش کردن اجباری هوا: استفاده از فن برای دمیدن هوا و تسریع خنک شدن. خاموش کردن روغن: فقط برای ریخته گری های بسیار کوچک یا ساده، با خطر بالا و ترک خوردن آسان، استفاده می شود که نیاز به احتیاط زیادی دارد. هدف: فوق سرد کردن آستنیت با دمای بالا در زیر دمای تبدیل مارتنزیتی (نقطه Ms) و تبدیل آن به مارتنزیت با سختی بالا.

3. تمپرینگ: ضرورت: پس از کوئنچ، تنش داخلی فوق العاده زیاد است و ساختار مارتنزیت+ آستنیت باقیمانده است که بسیار شکننده است و باید فورا تمپر شود. دما: معتدل دمای پایین معمولاً بین 200 درجه سانتیگراد تا 300 درجه سانتیگراد استفاده می شود و گاهی اوقات از دمای متوسط ​​حدود 450 درجه سانتیگراد نیز استفاده می شود (که سختی را کاهش می دهد اما چقرمگی را بهبود می بخشد). زمان عایق کاری: 2-6 ساعت (بسته به ضخامت دیواره). عملکرد: از بین بردن استرس و جلوگیری از ترک خوردن در حین استفاده. تبدیل مارتنزیت کوئنچ شده به مارتنزیت تمپر شده کمی سختی را کاهش می دهد، اما به طور قابل توجهی چقرمگی و پایداری را بهبود می بخشد. تبدیل مقداری آستنیت باقیمانده به مارتنزیت (کوئنچ ثانویه) را ترویج دهید.

4. فرآیند ویژه: درمان زیر بحرانی. برای برخی از شرایط کاری که به چقرمگی ضربه بالا نیاز دارند، می توان از عملیات زیر بحرانی با عایق طولانی مدت (مانند 4-10 ساعت) بین 450 درجه سانتی گراد تا 520 درجه سانتی گراد استفاده کرد. این فرآیند آستنیت باقیمانده را به فریت بینیت و کاربیدها تجزیه می کند و در نتیجه ترکیبی عالی از استحکام و چقرمگی ایجاد می شود، اما سختی ممکن است کاهش یابد.

خلاصه: یک منحنی عملیات حرارتی معمولی برای چدن KmTBCr26 با کروم بالا به شرح زیر است: [آستنیته کردن] حرارت دادن به 960 درجه سانتی گراد ± 10 درجه سانتی گراد -> نگهداری به مدت 4-6 ساعت -> [خاموش کردن] خنک کردن هوا تا دمای اتاق -> [تمپر کردن] ± 2 ± 510 درجه سانتیگراد گرم شدن فوری 4-6 ساعت -> خنک کننده هوا پس از تخلیه. یادآوری مهم: قبل از ورود به کوره برای عملیات حرارتی، قطعات ریخته گری باید به طور کامل تمیز شوند (حذف ماسه قالب گیری، رایزر و غیره). نرخ گرمایش نباید خیلی سریع باشد، به خصوص برای اجزای پیچیده. گرم کردن گام به گام توصیه می شود (مانند حفظ دمای یکنواخت 600 درجه سانتیگراد برای یک دوره زمانی). پس از تمپر کردن، قبل از استفاده باید تا دمای اتاق خنک شود. تنها با کنترل دقیق ترکیب، ذوب و یک سری پارامترهای عملیات حرارتی می توان قطعات چدنی با عملکرد بالا و مقاوم در برابر سایش تولید کرد.