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技 术 性 问 答
发布时间:
2014-11-17 00:00
来源:
高铬白口铸铁件淬火开裂的主要原因是什么?
高铬白口铸铁件淬火开裂的主要原因有如下方面:
1) 铸件成份不均匀,存在偏析。
2) 高温保温时间过长,晶粒长大,力学性能下降。
3)高铬白口铸铁中合金元素含量高,铸铁导热性差,当铸件表层的温度很快冷却至Ms点,开始马氏体转变时,内部的温度还很高,当铸件表层马氏体转变完成后,内部才开始转变,铸件表层承受由内部组织转变膨胀引起的拉应力,当拉应力超过材料的抗拉强度时,产生开裂。
值得注意的是,高铬白口铸铁件淬火后不及时回火或回火过程中升温速度过快。也易出现裂纹。
◆防止高铬白口铸铁件淬火开裂的主要措施是什么?
防止高铬白口铸铁件淬火开裂的主要措施如下:
1) 高铬白口铸铁凝固过程中,采用孕育、变质、悬浮铸造或半固态铸造等措施,细化凝固组织,改善碳化物形态和分布,提高高铬白口铸铁力学性能,有助于防止铸件淬火开裂。
2) 为了使铸件内外温差尽量小,合金元素及碳得以充分的溶解和扩散,减少铸件在高温时的保温时间,将铸件的氧化脱碳程度及晶粒长大趋势控制在最小范围,在升温过程中,采用400℃、650℃和850℃分段预热的加热方法,可缩短高温保温时间,防止铸件力学性能下降,有助于防止铸件淬火开裂。
3) 冷奥氏体在不同温度有不同的稳定性。在650—400℃这一奥氏体最不稳定区,应以大于淬火临界冷却速度冷却,以防止奥氏体发生珠光体类型转变,而在650℃以上和低于400℃区间冷却速度应缓慢,减少由于温差及马氏体转变所产生的热应力和组织应力,以减小变形和预防开裂。因此,高铬白口铸铁件高温出炉后,先在空气中预冷至700℃左右,然后喷雾冷却或入液态淬火冷却介质进行快冷至400℃后空冷至120~150℃再立即回火,有助于防止淬火开裂。
◆高铬白口铸铁生产中应注意哪些问题?
高铬白口铸铁必须采用顺序凝固的铸造生产工艺,铸件不允许有肉眼可见缺陷。在生产过程中,高铬白口铸铁的工作面宜设置冷铁,使M7C3型碳化物产生定向凝固,获得垂直于工作面分布的硬度为1300~1500HV的碳化物,可大幅提高高铬白口铸铁件的使用寿命:高铬白口铸铁在热处理过程中应严格控制升温速度,以防发生开裂现象。对于马氏体类高铬白口铸铁,热处理后基体的残留奥氏体量应控制在3%(体积分数)以下,以减少剥落和开裂现象。实际生产中常采用退火、淬火、回火的热处理工艺,淬火温度在920~1050℃,回火温度在230~350℃。
◆合金元素对高铬白口铸铁特性的影响趋势是什么?
碳与合金元素对高铬白口铸铁特性的影响趋势是什么见表4-29.
表4-29碳与合金元素对高铬白口铸铁特性的影响趋势
合金元素对性能的影响趋势 | |||||||
序号 | 项目 | C | Cr | V | Ni | Mo | W |
1 | 稳定奥氏体 | B | A | B | A | A | A |
2 | 形成碳化物 | A | A | A | - | A | A |
3 | Ac1 | B | A | A | A | A | A |
4 | Ms | B | B | A | B | A | A |
5 | 抗弯强度 | B | A | D | A | C | D |
6 | 常温硬度 | A | C | A | B | C | C |
7 | 常温冲击韧度 | B | A | D | C | D | D |
8 | 高温抗拉强度 | B | A | A | C | A | A |
9 | 高温冲击韧度 | B | A | B | A | B | B |
10 | 高温热硬性 | - | A | A | C | A | A |
11 | 抗回火软化能力 | - | A | A | A | A | A |
12 | 抗冲击磨损性能 | B | C | B | A | D | C |
13 | 抗高温磨损性能 | A | C | B | A | A | A |
14 | 抗高温氧化性能 | B | A | B | A | D | C |
15 | 抗高温热疲劳性能 | B | A | B | A | A | A |
16 | 抗热裂倾向性 | B | A | B | - | - | - |
17 | 抗疲劳断裂性能 | B | A | A | A | A | A |
注:1、表中高铬白口铸铁其他成分为:ω(Si)= 0.6%~1.1%、ω(Mn)=0.6%~1.0%、ω(S)≤0.05%、ω(P)≤0.05%,冶金备件中一般不提高锰含量,不使用铜。
2、高铬铸铁熔炼出炉时必须使用纯铝脱氧,同时用质量分数为0.2%稀土硅铁孕育处理,因此在高铬铸铁中含有一定酸溶铝(Als)和RE含量。
3、在温度高于700℃时使用,可加入镍,不加钒;在中温高于500℃时使用,可加入钨、铝;均可以加入微量钛。
4、使用温度越高,铬含量越高;冲击力越大,应适当降低碳含量,磨损严重可适量提高碳含量,但不应超过相应铬含量的共晶碳含量。
表4-3l低铬白口铸铁力学性能对比 | |||
实验编号 | 硬度HRC | 冲击韧度/(J/cm2) | 备注 |
1 | 50.4 | 4.8 | 全白口生铁为主要原材料 |
2 | 50.2 | 3.5 | 废机铁(球墨铸铁)为主要原材料 |
3 | 50.7 | 5.2 | 钒钛生铁为主要原材料 |
4 | 50.9 | 5.1 | P08生铁为主要原材料 |
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