วิธีผลิตชิ้นส่วนเหล็กหล่อโครเมียมสูงคุณภาพสูงได้อย่างไร

เหล็กหล่อโครเมียมสูงเป็นวัสดุต้านทานการสึกหรอที่สำคัญอย่างยิ่งซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น โลหะวิทยา เหมืองแร่ ซีเมนต์ และพลังงาน กระบวนการหลอมเหลวและการบำบัดความร้อนจำเป็นต้องมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าได้โครงสร้างจุลภาคในอุดมคติและความต้านทานการสึกหรอที่ดีเยี่ยม

ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับประเด็นสำคัญของส่วนผสมที่หลอมละลาย อุณหภูมิหลอมเหลว อุณหภูมิในการเท และกระบวนการบำบัดความร้อนสำหรับเหล็กหล่อโครเมียมสูง

1、 องค์ประกอบทางเคมีของเหล็กหล่อโครเมียมสูงที่หลอมละลายเป็นพื้นฐานของประสิทธิภาพ โดยทั่วไปจะมี Cr/C (อัตราส่วนโครเมียมคาร์บอน) เป็นองค์ประกอบการออกแบบหลัก

1. ช่วงองค์ประกอบทางเคมีหลัก (ทั่วไป): คาร์บอน (C): 2.0% -3.5% ปริมาณคาร์บอนเป็นตัวกำหนดปริมาณ สัณฐานวิทยา และความแข็งของคาร์ไบด์ปฐมภูมิและยูเทคติกคาร์ไบด์ ยิ่งปริมาณคาร์บอนสูง ความแข็งก็จะยิ่งสูงขึ้น แต่ความเหนียวจะลดลง โครเมียม (Cr): 12% -30% (พบได้ทั่วไปใน 15% -28%) โครเมียมเป็นองค์ประกอบสำคัญในการขึ้นรูปคาร์ไบด์และรับประกันความต้านทานการกัดกร่อนของซับสเตรต ประเด็นสำคัญคือการควบคุมอัตราส่วน Cr/C โมลิบดีนัม (Mo) : 0.5% -3.0% โมลิบดีนัมสามารถปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็ง ยับยั้งการเปลี่ยนแปลงของเพิร์ลไลต์ และส่งเสริมการก่อตัวของเบนไนต์หรือมาร์เทนไซต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการหล่อชิ้นส่วนขนาดใหญ่ ในขณะเดียวกันก็สามารถปรับแต่งองค์กร ปรับปรุงความเหนียวและความต้านทานการสึกหรอได้ ทองแดง (Cu) : 0.5% -1.5% นอกจากนี้ยังใช้เพื่อปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็งและทดแทนโมลิบดีนัมที่มีราคาไม่แพงบางส่วน แต่ผลของมันไม่ได้ดีเท่ากับโมลิบดีนัม นิกเกิล (Ni): 0-1.5% ช่วยในการปรับปรุงความสามารถในการแข็งตัวและเสริมความแข็งแกร่งให้กับเมทริกซ์ แมงกานีส (Mn): 0.5% -1.0% ทำให้ออสเทนไนต์คงตัวและปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็ง อย่างไรก็ตาม ระดับที่สูงเกินไปสามารถทำให้ออสเทนไนต์คงที่ได้ ส่งผลให้ออสเทนไนต์ที่ตกค้างเพิ่มขึ้นและการแยกตัวที่ขอบเขตของเกรน ซึ่งเป็นอันตรายต่อความเหนียว ซิลิคอน (Si): 0.3% -1.0% องค์ประกอบกำจัดออกซิไดซ์ แต่จะส่งเสริมการเกิดกราไฟท์ของคาร์ไบด์ ดังนั้นเนื้อหาไม่ควรสูงเกินไป ซัลเฟอร์ (S) และฟอสฟอรัส (P): มีจำนวนจำกัดอย่างเคร่งครัด P < 0.06%，S < 0.05%。 ล้วนเป็นองค์ประกอบที่เป็นอันตรายซึ่งสามารถลดความเหนียวและความแข็งแรงได้อย่างมาก และเพิ่มแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวจากความร้อน

2. ความสำคัญของอัตราส่วน Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C คาร์ไบด์จะปรากฏในโครงสร้าง โดยมีความแข็งต่ำกว่าและทนทานต่อการสึกหรอต่ำ Cr/C µ 4-10: ความแข็งสูง (Fe, Cr) ₇ C ∨ ยูเทคติกคาร์ไบด์ (ซึ่งเป็นแหล่งที่มาหลักของความต้านทานการสึกหรอของเหล็กหล่อโครเมียมสูง) ก่อตัวขึ้นในรูปของแท่งหรือแถบ ซึ่งมีผลกระทบต่อการแยกตัวน้อยกว่าบนเมทริกซ์และมีความเหนียวดีขึ้น นี่คือช่วงเวลาที่ใช้บ่อยที่สุด Cr/C>10: คาร์ไบด์ประเภท (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ จำนวนมากเริ่มก่อตัว แม้ว่าความต้านทานการกัดกร่อนจะดีขึ้น แต่ความแข็งก็ลดลงและความต้านทานการสึกหรอไม่ดีเท่ากับ (Fe, Cr) ₇ C ₆

3. การคำนวณส่วนผสม: คำนวณอัตราส่วนประจุของเตาหลอมตามส่วนผสมเป้าหมายและอัตราการคืนสภาพ ประจุของเตาหลอมมักประกอบด้วยเหล็กหมู เศษเหล็ก เหล็กโครเมียม (เช่น เหล็กโครเมียมคาร์บอนสูง เหล็กโครเมียมคาร์บอนต่ำ) เหล็กโมลิบดีนัม ทองแดง แผ่นนิกเกิล ฯลฯ ข้อมูลอ้างอิงสำหรับอัตราการคืนสภาพ: องค์ประกอบ เช่น Cr และ Mo มีอัตราการคืนสภาพสูงเมื่อหลอมในเตาเหนี่ยวนำความถี่กลาง โดยปกติจะคำนวณที่ 95% -98% อัตราการฟื้นตัวของ Mn อยู่ที่ประมาณ 85% -95%

2、 อุณหภูมิหลอมเหลวและอุณหภูมิเท

1. อุณหภูมิหลอม: อุณหภูมิการกรีดไม่ควรสูงเกินไป โดยปกติจะควบคุมระหว่าง 1480 ° C ถึง 1520 ° C เหตุผล: อุณหภูมิที่มากเกินไปอาจทำให้สูญเสียการเผาไหม้ขององค์ประกอบโลหะผสม (เช่น Cr และ Si ออกซิเดชัน) เพิ่มการดูดซึมของไฮโดรเจนและไนโตรเจนในของเหลวเหล็กและทำให้เมล็ดหยาบ อุณหภูมิต่ำไม่เอื้อต่อการหลอมโลหะผสม การทำให้องค์ประกอบเป็นเนื้อเดียวกัน และการแยกเหล็กตะกรัน

2. อุณหภูมิในการเท: ควรกำหนดอุณหภูมิในการเทตามความหนาของผนังและโครงสร้างของการหล่อ โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 1380 ° C ถึง 1450 ° C สำหรับชิ้นส่วนที่หนาและเรียบง่าย ควรใช้อุณหภูมิการเทที่ต่ำกว่า (เช่น 1380 ° C ถึง 1420 ° C) เพื่ออำนวยความสะดวกในการแข็งตัวตามลำดับ ลดการหดตัว และปรับแต่งขนาดเกรน ชิ้นส่วนที่มีผนังบางและซับซ้อน: ใช้อุณหภูมิการเทที่สูงขึ้น (เช่น 1420 ° C-1450 ° C) เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถบรรจุได้ดี หลักการ: ภายใต้สมมติฐานของความมั่นใจในการเติม พยายามใช้อุณหภูมิการเทที่ต่ำลงให้มากที่สุด

3、 ประเด็นสำคัญของกระบวนการบำบัดความร้อน

โครงสร้างจุลภาคแบบหล่อของเหล็กหล่อโครเมียมสูงมักจะเป็นออสเทนไนต์+ยูเทคติกคาร์ไบด์+เพิร์ลไลต์บางส่วน โดยมีความแข็งต่ำและความเหนียวต่ำ เมทริกซ์มาร์เทนซิติกที่มีความแข็งและทนต่อการสึกหรอสูงสามารถรับได้จากการบำบัดความร้อนเท่านั้น

แกนหลักของการบำบัดความร้อนคือ "ออสเทนไนเซชัน+การดับ"

1. การออสเทนไนซ์: อุณหภูมิ: 940 ° C-980 ° C อุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ โดยเฉพาะปริมาณ Cr และ C สำหรับสูตรคาร์บอนสูงและโครเมียมสูง ให้ใช้ขีดจำกัดอุณหภูมิที่ต่ำกว่า มิฉะนั้นให้ใช้ขีดจำกัดอุณหภูมิบน ระยะเวลาฉนวน: โดยทั่วไปคำนวณตามความหนาของผนัง ฉนวนจะใช้เวลา 1 ชั่วโมงต่อทุกๆ 25 มิลลิเมตร ตรวจสอบให้แน่ใจว่าองค์ประกอบคาร์บอนและอัลลอยด์ในคาร์ไบด์ละลายเข้าไปในออสเทนไนต์จนหมด แต่ใช้เวลานานอาจทำให้เกรนเติบโตและคาร์ไบด์หยาบได้ ประเด็นสำคัญ: หลังจากออสเทนไนเซชัน เมทริกซ์จะกลายเป็นออสเทนไนต์ที่อุดมไปด้วยธาตุคาร์บอนและอัลลอยด์

2. การชุบแข็ง: วิธีการทำความเย็น: หลังจากนำออกจากอุณหภูมิออสเทนไนซ์แล้วจะต้องทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว (ดับ) วิธีการทั่วไป: การชุบอากาศ: นี่เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปและปลอดภัยที่สุด เนื่องจากมีโลหะผสมสูงและมีความสามารถในการชุบแข็งได้ดี การระบายความร้อนด้วยอากาศจึงเพียงพอที่จะหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงของเพิร์ลไลต์และได้รับเมทริกซ์มาร์เทนซิติก สำหรับส่วนประกอบขนาดใหญ่หรือซับซ้อน การระบายความร้อนด้วยอากาศสามารถลดความเสี่ยงของการแตกร้าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ Forced Air Quenching: ใช้พัดลมเป่าลมและเร่งความเย็น การชุบน้ำมัน: ใช้สำหรับการหล่อที่มีรูปทรงเล็กหรือเรียบง่ายเท่านั้น ซึ่งมีความเสี่ยงสูงและแตกร้าวได้ง่าย ซึ่งต้องใช้ความระมัดระวังเป็นอย่างยิ่ง วัตถุประสงค์: เพื่อทำความเย็นออสเทนไนต์ที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษให้ต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก (จุด Ms) และเปลี่ยนให้เป็นมาร์เทนไซต์ที่มีความแข็งสูง

3. การแบ่งเบาบรรเทา: ความจำเป็น: หลังจากการดับแล้ว ความเครียดภายในจะสูงมาก และโครงสร้างคือมาร์เทนไซต์ + ออสเทนไนต์ที่เหลือ ซึ่งเปราะมากและต้องได้รับการปรับอุณหภูมิทันที อุณหภูมิ: โดยปกติจะใช้การแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิต่ำระหว่าง 200 ° C ถึง 300 ° C และบางครั้งก็ใช้การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิปานกลางประมาณ 450 ° C (ซึ่งลดความแข็ง แต่ช่วยเพิ่มความเหนียว) ระยะเวลาการฉนวน: 2-6 ชั่วโมง (ขึ้นอยู่กับความหนาของผนัง) ฟังก์ชั่น: บรรเทาความเครียดจากการดับและป้องกันการแตกร้าวระหว่างการใช้งาน การเปลี่ยนมาร์เทนไซต์ที่ดับแล้วให้เป็นมาร์เทนไซต์ที่ผ่านการอบคืนตัวจะช่วยลดความแข็งลงเล็กน้อย แต่ช่วยเพิ่มความเหนียวและเสถียรภาพได้อย่างมาก ส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงของออสเทนไนต์ที่ตกค้างบางส่วนให้เป็นมาร์เทนไซต์ (การดับทุติยภูมิ)

4. กระบวนการพิเศษ: การบำบัดแบบ Subcritical สำหรับสภาพการทำงานบางอย่างที่ต้องการความทนทานต่อแรงกระแทกสูง สามารถใช้การบำบัดแบบซับวิกฤติด้วยฉนวนระยะยาว (เช่น 4-10 ชั่วโมง) ระหว่าง 450 ° C-520 ° C ได้ กระบวนการนี้จะสลายออสเทนไนต์ที่ตกค้างให้เป็นเบนไนต์เฟอร์ไรต์และคาร์ไบด์ ส่งผลให้มีความแข็งแรงและความเหนียวรวมกันเป็นเลิศ แต่ความแข็งอาจลดลง

สรุป: กราฟการอบชุบด้วยความร้อนโดยทั่วไปสำหรับเหล็กหล่อโครเมียมสูง KmTBCr26 มีดังนี้: [ออสเทนไนเซชั่น] ให้ความร้อนถึง 960 ° C ± 10 ° C -> ค้างไว้ 4-6 ชั่วโมง -> [การชุบแข็ง] ระบายความร้อนด้วยอากาศจนถึงอุณหภูมิห้อง ->[แบ่งเบาบรรเทา] ทำความร้อนทันทีที่ 250 ° C ± 10 ° C -> ค้างไว้ 4-6 ชั่วโมง -> ระบายความร้อนด้วยอากาศหลังคายประจุ คำเตือนที่สำคัญ: ก่อนเข้าเตาเผาเพื่อรับความร้อน จะต้องทำความสะอาดตัวหล่อให้สะอาดหมดจด (เอาทรายที่ขึ้นรูป ตัวยก ฯลฯ) อัตราการทำความร้อนไม่ควรเร็วเกินไป โดยเฉพาะกับส่วนประกอบที่ซับซ้อน แนะนำให้ทำความร้อนทีละขั้นตอน (เช่น รักษาอุณหภูมิให้สม่ำเสมอที่ 600°C เป็นระยะเวลาหนึ่ง) หลังจากแบ่งเบาบรรเทาแล้วจะต้องทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้องก่อนใช้งาน มีเพียงการควบคุมองค์ประกอบ การหลอม และชุดพารามิเตอร์การรักษาความร้อนอย่างแม่นยำเท่านั้นจึงจะสามารถผลิตชิ้นส่วนที่ทนทานต่อการสึกหรอของเหล็กหล่อโครเมียมสูงประสิทธิภาพสูงได้