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一、抗磨高铬铸铁的成分及作用
1.碳和铬
碳和铬的主要作用是保证铸铁中碳化物数量和形态。随着含C量提高,碳化物增多;随着Cr/C比值的增加,共晶碳化物的形貌经历了由连续网状→片状→杆状连续程度减小的过程,共晶碳化物晶体类型经历了M3C→M3C+M7C3→M7C3的变化过程。有资料指出:当共晶碳化物不变,且Cr/C为6.6~7.1时,高铬铸铁的抗裂纹扩展能力最强。根据这些原理,宜将含C量策为3.1%~3.6%,含Cr量定为20%~25%。基体中的Cr还可以提高材料的淬透性。
2.镍
其作用是增加高铬铸铁的淬透性,抑制奥氏体基体向珠光体的转变,促进马氏体基体的形成。
3.钨
其作用是细化晶粒,提高硬度,增加耐磨性。
4.高效稀土复合变质剂
其作用是脱氧和去硫,从而抑制夹杂物在晶界的偏聚,改善晶界状况;另外,由于稀土元素偏聚、吸附在碳化物择优长大的方向上,使碳化物的生长受到抑制,从而使其变得均匀、孤立,而其他变质元素可以形成弥散分布的碳、氮化合物,阻止晶粒长大,从而细化晶粒。稀土复合变质剂不仅改善材料的显微组织,而且可使材料硬度特别是冲击韧性明显提高。高效稀土复合变质剂的加入量取0.2%~0.5%为宜。
5.高铬铸铁的组织和性能
高铬铸铁的组织为索氏体+共晶碳化物及条状块状棒状碳化物;平均硬度为49HRC。经过“正火空冷+回火空冷”的热处理后,平均硬度为60.5HRC,金相组织为马氏体+共晶碳化物+条状块状棒状碳化物。
二、衬板铸件试制
1.熔炼
熔炼在500kg酸性中频电炉中进行。
(1)先往酸性中频电炉中加入废钢和生铁进行熔清,再加入铬铁、钨铁、镍,调整铁水成分。
(2)在出铁前5~10min内先后加入锰铁和硅铁。
(3)在出铁前2min左右加入0.05%纯铝脱氧。
(4)铁水出炉温度控制在1460~1500℃。
(5)在包内冲入1.4kg高效稀土复合变质剂进行孕育处理。
(6)往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖,并镇静5min左右,扒渣。
(7)浇注温度控制在1360~1400℃。
2.造型制芯
造型工艺采用有机醋水玻璃砂工艺。
配料:①下箱砂与芯砂:原砂(40/70目)****、水玻璃5%(占原砂重)、有机酷12%(占水玻璃重)、EZK型溃散剂2.5%(占原砂重)。②上箱砂:原砂****、水玻璃4.5%(占原砂重)、有机醋12%(占水玻璃重),不加溃散剂。
混砂工艺:原砂加溃散剂混1min→加有机酷混2~3min→加水玻璃混1~2rnin→出砂,型砂可使用时间25~30min。
脱模时间:0.5~1.5h。
涂料采用醇基错英粉涂料,要求搅拌充分,均匀刷涂两次,加温快干。冒口采用漂珠保温套。试生产的铸件表面质量好,无铸造缺陷。
3.热处理工艺
铸件清理后,进行热处理,在台车式电阻炉内进行,热处理工艺为正火空冷十回火空冷。铸件热处理后硬度平均为15.5HRC,冲击韧性高达8J/c㎡(10mm×10mm×55mm无缺口试样)。
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