Yüksek kaliteli, yüksek kromlu dökme demir parçalar nasıl üretilir?

Yüksek kromlu dökme demir, metalurji, madencilik, çimento ve enerji gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılan son derece önemli, aşınmaya dayanıklı bir malzemedir. Eritme ve ısıl işlem süreçleri, ideal mikro yapı ve mükemmel aşınma direncinin elde edilmesini sağlamak için katı gereksinimler gerektirir.

Aşağıda yüksek kromlu dökme demir için eritme bileşenlerinin, erime sıcaklığının, dökme sıcaklığının ve ısıl işlemin önemli noktalarının ayrıntılı bir açıklaması bulunmaktadır.

1、 Erimiş yüksek kromlu dökme demirin kimyasal bileşimi, performansının temelini oluşturur ve genellikle çekirdek tasarım öğesi olarak Cr/C (krom karbon oranı) kullanılır.

1. Çekirdek kimyasal bileşim aralığı (tipik): Karbon (C): %2,0 -%3,5. Karbon içeriği birincil karbürlerin ve ötektik karbürlerin miktarını, morfolojisini ve sertliğini belirler. Karbon içeriği arttıkça sertlik artar ancak tokluk azalır. Krom (Cr): %12 -%30 (genellikle %15 -%28'de bulunur). Krom, karbürlerin oluşturulmasında ve alt tabakanın korozyon direncinin sağlanmasında önemli bir elementtir. Önemli olan Cr/C oranının kontrol altında olmasıdır. Molibden (Mo): %0,5 -%3,0. Molibden, özellikle büyük kesitli dökümler için sertleşebilirliği artırabilir, perlit dönüşümünü engelleyebilir ve beynit veya martensit oluşumunu destekleyebilir. Aynı zamanda organizasyonu iyileştirebilir, tokluğu ve aşınma direncini geliştirebilir. Bakır (Cu): %0,5 -%1,5. Aynı zamanda sertleşebilirliği arttırmak için de kullanılır ve molibden için kısmen ucuz bir alternatiftir, ancak etkisi molibden kadar iyi değildir. Nikel (Ni): %0-1,5. Sertleşebilirliğin arttırılmasına ve matrisin güçlendirilmesine yardımcı olun. Manganez (Mn): %0,5 -%1,0. Osteniti stabilize edin ve sertleşebilirliği artırın. Bununla birlikte, aşırı yüksek seviyeler osteniti stabilize edebilir, bu da kalıntı ostenitin artmasına ve tane sınırlarında segregasyona yol açarak tokluğa zarar verebilir. Silikon (Si): %0,3 -%1,0. Elementlerin oksitlenmesini giderir, ancak karbür grafitleşmesini teşvik eder, bu nedenle içerik çok yüksek olmamalıdır. Kükürt (S) ve fosfor (P): Kesinlikle sınırlıdır. P < %0,06，S < %0,05。 Bunların hepsi, tokluğu ve mukavemeti ciddi şekilde azaltabilen ve termal çatlama eğilimini artırabilen zararlı elementlerdir.

2. Cr/C oranının önemi: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ C karbürleri yapıda daha düşük sertlikte ve zayıf aşınma direnciyle görünecektir. Cr/C ≈ 4-10: yüksek sertlik (Fe, Cr) ₇ C ∨ ötektik karbür (yüksek kromlu dökme demirin aşınma direncinin ana kaynağıdır), matris üzerinde daha az yarılma etkisine ve daha iyi tokluğa sahip olan çubuk veya şerit formunda oluşturulur. Bu en sık kullanılan aralıktır. Cr/C>10: Büyük miktarda (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - tipi karbürler oluşmaya başlar. Korozyon direnci artmasına rağmen sertlik azalır ve aşınma direnci (Fe, Cr) ₇ C ₆ kadar iyi olmaz.

3. İçerik hesaplaması: Hedef içerik maddesine ve geri kazanım oranına göre fırın dolum oranını hesaplayın. Fırın şarjı genellikle pik demir, hurda çelik, kromlu demir (yüksek karbonlu kromlu demir, düşük karbonlu kromlu demir gibi), molibdenli demir, bakır, nikel levha vb.'den oluşur. Geri kazanım oranı referansı: Cr ve Mo gibi elementler, orta frekanslı bir indüksiyon ocağında eritildiğinde genellikle %95 - %98 olarak hesaplanan yüksek bir geri kazanım oranına sahiptir. Mn'nin geri kazanım oranı yaklaşık %85 ​​-%95'tir.

2、 Erime sıcaklığı ve dökme sıcaklığı

1. Eritme sıcaklığı: Döküm sıcaklığı çok yüksek olmamalıdır, genellikle 1480°C ile 1520°C arasında kontrol edilmelidir. Sebep: Aşırı sıcaklık, alaşım elementlerinin (Cr ve Si oksidasyonu gibi) yanma kaybını artırabilir, çelik sıvısında hidrojen ve nitrojen emilimini yoğunlaştırabilir ve tanelerin kabalaşmasına neden olabilir. Düşük sıcaklık alaşımın erimesine, bileşimin homojenleşmesine ve cüruf demirin ayrılmasına elverişli değildir.

2. Dökme sıcaklığı: Dökme sıcaklığı, dökümün duvar kalınlığına ve yapısına göre belirlenmelidir, genellikle 1380°C ile 1450°C arasında değişir. Kalın ve basit parçalar için, sıralı katılaşmayı kolaylaştırmak, büzülmeyi azaltmak ve tane boyutunu inceltmek için daha düşük bir dökme sıcaklığı (1380°C ila 1420°C gibi) kullanılmalıdır. İnce cidarlı ve karmaşık parçalar: İyi doldurma kabiliyeti sağlamak için daha yüksek dökme sıcaklıkları (1420°C-1450°C gibi) kullanın. Prensip: Dolumun sağlanması amacıyla mümkün olduğunca daha düşük bir döküm sıcaklığı kullanmaya çalışın.

3、 Isıl işlem sürecinin kilit noktaları

Yüksek kromlu dökme demirin dökme mikro yapısı genellikle düşük sertlik ve zayıf tokluğa sahip östenit + ötektik karbürler + kısmi perlittir. Yüksek sertliğe ve aşınma direncine sahip bir martensitik matris ancak ısıl işlemle elde edilebilir.

Isıl işlemin özü "östenitleştirme+su verme"dir.

1. Östenitleme: Sıcaklık: 940°C-980°C. Spesifik sıcaklık bileşime, özellikle Cr ve C içeriğine bağlıdır. Yüksek karbonlu ve yüksek kromlu formüller için alt sıcaklık sınırını, aksi takdirde üst sıcaklık sınırını alın. Yalıtım süresi: Genellikle duvar kalınlığına göre hesaplanan yalıtım süresi her 25 milimetre için 1 saattir. Karbürlerdeki karbon ve alaşım elementlerinin ostenit içinde tamamen çözündüğünden emin olun, ancak uzun süre tane büyümesine ve karbürün kabalaşmasına neden olabilir. Anahtar nokta: Östenitleştirmeden sonra matris, karbon ve alaşım elementleri açısından zengin östenit haline gelir.

2. Su verme: Soğutma yöntemi: Östenitleme sıcaklığından çıkarıldıktan sonra hızla soğutulması (su verilmesi) gerekir. Yaygın yöntem: Havayla Söndürme: En yaygın kullanılan ve güvenli yöntemdir. Yüksek alaşım içeriği ve iyi sertleşebilme özelliği nedeniyle, perlit dönüşümünü önlemek ve martensitik bir matris elde etmek için havayla soğutma yeterlidir. Büyük veya karmaşık bileşenler için hava soğutma, çatlama riskini etkili bir şekilde azaltabilir. Cebri Havayla Söndürme: Havayı üflemek ve soğutmayı hızlandırmak için bir fanın kullanılması. Yağ söndürme: Sadece çok küçük veya basit şekilli, yüksek riskli ve kolay çatlama riski olan, büyük dikkat gerektiren dökümler için kullanılır. Amaç: Yüksek sıcaklıktaki östeniti martensitik dönüşüm sıcaklığının (Ms noktası) altına aşırı soğutmak ve yüksek sertlikte martenzite dönüştürmek.

3. Temperleme: Gereklilik: Söndürmeden sonra iç gerilim son derece yüksektir ve yapı, çok kırılgan olan ve hemen temperlenmesi gereken martensit+artık östenittir. Sıcaklık: Düşük sıcaklıkta temperleme genellikle 200°C ile 300°C arasında kullanılır ve bazen 450°C civarında orta sıcaklıkta temperleme de kullanılır (bu da sertliği azaltır ancak tokluğu artırır). Yalıtım süresi: 2-6 saat (duvar kalınlığına bağlı olarak). Fonksiyon: Söndürme stresini azaltın ve kullanım sırasında çatlamayı önleyin. Söndürülmüş martensitin temperlenmiş martenzite dönüştürülmesi sertliği bir miktar azaltır, ancak tokluğu ve stabiliteyi önemli ölçüde artırır. Bazı artık ostenitlerin martenzite dönüşümünü teşvik edin (ikincil söndürme).

4. Özel işlem: Kritik altı işlem. Yüksek darbe tokluğu gerektiren bazı çalışma şartları için 450°C-520°C arasında uzun süreli izolasyonla (4-10 saat gibi) kritik altı işlem uygulanabilmektedir. Bu işlem artık osteniti beynit ferrit ve karbürlere ayrıştırır ve sonuçta mükemmel bir mukavemet ve tokluk kombinasyonu elde edilir, ancak sertlik azalabilir.

Özet: KmTBCr26 yüksek kromlu dökme demir için tipik bir ısıl işlem eğrisi aşağıdaki gibidir: [Östenitleştirme] 960°C ± 10°C'ye ısıtma ->4-6 saat bekletme ->[Söndürme] Oda sıcaklığına kadar hava soğutma ->[Temperleme] Hemen 250°C ± 10°C'ye ısıtma ->4-6 saat bekletme ->Tahliyeden sonra havayla soğutma. Önemli hatırlatma: Isıl işlem için fırına girmeden önce dökümler iyice temizlenmelidir (kalıp kumu, yükselticiler vb. uzaklaştırılmalıdır). Özellikle karmaşık bileşenler için ısıtma hızı çok hızlı olmamalıdır. Adım adım ısıtılması tavsiye edilir (örneğin, belirli bir süre boyunca 600 ° C'lik tekdüze sıcaklığın korunması gibi). Temperlendikten sonra kullanılmadan önce oda sıcaklığına soğutulmalıdır. Yalnızca bileşimin, erimenin ve bir dizi ısıl işlem parametresinin hassas bir şekilde kontrol edilmesiyle yüksek performanslı, yüksek kromlu dökme demir aşınmaya dayanıklı parçalar üretilebilir.