在高能量冲击的工作条件下,高锰钢与锰钢铸件的应用范围是广阔的。许多铸造厂,对生产此类钢种铸件缺乏-的认识。现对具体操作做简要的说明,供生产者参考。高锰钢铸件多采用砂型造型工艺方案,砂型铸造由于技术成熟,生产而广为推广。
1 、化学成分。高锰钢按照分为5个牌号,涂料对树脂砂铸造的影响,主要区别是碳的含量,其范围是0.75%-1.45%。受冲击力越大,海阳树脂砂,碳含量越低。锰含量在11.0%-14.0%之间,一般不应低于13%。锰钢尚无,但锰含量应大于18%。硅含量的高低,对冲击韧度影响较大,故应取下限,以不大于0.5%为宜。低磷低硫是基本的要求,由于高的锰含量自然起到脱硫作用,故降磷是要紧的,设法使磷低于0.07%。铬是提高抗磨性的,一般在2.0%左右。钼是提高硬度的,一般在1.0%左右。
2、炉料。入炉材料是由化学成分决定的。主要炉料是碳素钢(或钢锭)、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及高锰钢回炉料。有人误认为只要化学成分合适,就可以多用回炉料,某些厂之所以产品不佳,皆出于此。不仅高锰钢、锰钢,凡是金属铸件,可以过多的使用回炉料,回炉料不应超过25%。
3 、熔炼。注意加料顺序,无论用中频炉,还是电弧炉熔炼,总是先熔炼碳素钢,而各类锰铁和其他贵重合金材料,要分多次,每次少量入炉,贵重元素在加入,以减少烧损。料块应尽量小些,以50-80mm为宜。熔清后,炉温达到1580-1600℃时,要脱氧、脱氢、脱氮,可用铝丝,也可用si-ca合金或sic等材料。将脱氧剂一定压到炉内深处。
(1)关于冷却速度的影响
铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料,同一铸件的厚壁和薄壁部分,内部和外表都可能获得相差悬殊的组织,俗称为组织的不均匀性。因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。影响铸件冷却速度的因素较多:铸件壁厚和重量、铸型材料的种类、浇冒口和重量等等。由于铸件的壁厚、重量和结构取决于工作条件,不能随意改变,故在选择化学成分时应考虑到它们对组织的影响。
(2)关于铁液孕育处理的影响
孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前,把孕育剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态,从而可-铸铁的显微组织和性能。对灰铸铁而言,进行孕育处理是为了获得a型石墨、珠光体基体、细小共晶团的组织,以及减少铸件薄壁或边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性;对可锻铸铁而言,是为了缩短短退火周期,增大铸件的允许壁厚和-组织的结构;对球墨铸铁而言,影响砂型表面稳定性的因素,是为了减少铸件白口倾向,提高球化率和-石墨的圆整性。
(3)关于铁液过热处理的影响。
提高铁液过热温度可以:
增加化合碳含量和相应减少石墨碳含量
细化石墨,并使枝晶石墨的形成
消除铸铁的“遗传性”
提高铸件断面上组织的均匀性
有利于铸件的补缩。同样,铁液保温也有铁液过热的类似作用。
(4)关于炉料特性的影响
实际生产中往往发现改变金属炉料(例如采用不同产地的生铁或改变炉料的配比等)而化学成分似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能,这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质,称为铸铁的:“遗传性”为此,采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”,并-铸铁的组织和性能。
高铬铸铁生产工艺要点(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,砂温对树脂砂的影响,但实际动性较好。 (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1粉或镁1粉与酒精混合拌制。另外,为获得细晶粒组织和好的表面,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-铸件工作带( 使用部位) 的; 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-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 ℃。
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