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          耐磨鑄件生產中應重視的幾點建議

          2017-10-17

            在耐磨鑄件的研究和生產實踐中,發現并總結了一些觀點,認為在耐磨鑄件生產中,應給予重視。特借助廣大讀者喜讀的《中國建材報》與各位同仁交流意見,望你們在有空時,結合自己公司耐磨件生產,對比一下,在認真總結的基礎上,去粗取精,用于生產。

            一、根據耐磨件磨損特點,選擇好耐磨材料,是耐磨件使用過程中達到安全、可靠、耐久、經濟等效果的前提,也是耐磨件生產中要認真選擇的關鍵技術。

            選材時要抓住耐磨件的磨料磨損特點,選好相關耐磨材料。根據自己公司耐磨件使用條件,可選用高硬度的高鉻鑄鐵、中鉻鑄鐵,也可選用高強高韌高硬度的合金耐磨鋼、雙金屬復合耐磨材料等。選擇相關耐磨材料后,結合耐磨件結構特點和技術要求,在成分設計上要做到進一步優化,并努力做到準確控制成分,減小波動范圍。如在高鉻鑄鐵鑄件中,根據鑄件使用條件,把碳含量設計的最優化(選在共晶點或靠近共晶點處),把硅含量較國標有所增加(1.2%~1.3%),添加極微量的相關合金元素,嚴格控制氧(≤30p p m )、氧化鐵(<0.5%)、氫、氮等含量,嚴格控制磷硫含量等。采用爐內一次變質處理工藝,添加極微量的相關合金元素,可以顯著細化晶粒,改善共晶碳化物的分布、形態、淬透性、耐磨性等,同時大輻度降低高鉻鑄鐵中必須要含有的鉬、鎳、銅等貴重元素,以達到降低生產成本的目的。又如在中鉻鑄鐵鑄件中,要采用價格較為低廉,且能顯著提高材料耐蝕性能和耐磨特能的硅以及能顯著提高材料淬透性能和耐磨特能的極微量合金化的技術路線,以達到提高材料耐蝕和耐磨性能,同時大輻度降低中鉻鑄鐵中必須要含有的鉬、鎳、銅等貴重元素,以達到降低生產成本的目的。

            眾所周知,硅易溶于基體組織中。首先它能提高基體組織電極電位,減少碳化物與基體組織電極電位差和電化學腐蝕;其次,硅與氧的親和力較大,在耐磨鑄件表面易形成致密的純化膜———二氧化硅的氧化膜,以阻止或延緩腐蝕磨損的進程,從而有效提高材料的耐蝕性能;再次,硅的原子半經大于鐵,有效地強化了基體組織,從而提高了材料的耐磨性能。

            硅與鐵的親和力大于鉻與鐵的親和力,因此共晶時,由硅置換鉻,能有效的增加共晶時鐵液中C r /C 比,從而促使C r /C 小于4的中鉻鑄鐵形成與高鉻鑄鐵相同的M7C3型理想共晶碳化物,能顯著提高耐磨特能,同時硅起到增加共晶碳化物的數量和改善其形態和分布,對于提高耐磨性也起到積極作用。

            硅能夠有效改善材料的鑄造工藝性能,尤其是流動性,為獲得優質鑄件創造良好條件。

            又如高錳鋼中采用細凈化鋼液,在化晶粒技術措施的前提下,高錳鋼的含碳量選擇應在國標上限或更高些,以提高鑄件的耐磨性和使用壽命。

            二、耐磨材料生產中,要重視并采用凈化耐磨材料的工藝措施,以提高和改善耐磨鑄件晶界的冶金質量,從而進一步提高耐磨鑄件綜合力學性能和使用壽命。

            生產中可以實施的凈化工藝措施介紹如下:

            1.使用干凈清潔的爐料和各類鐵合金。

            2.選擇優質的耐火爐襯材料。

            3.熔化過程中采用并加強沉淀脫氧和終脫氧工藝措施。

            4.熔化過程中采用并加強多次造渣和多次扒渣工藝措施。

            5.加強爐內一次變質和包內二次變質工藝。

            6.有條件實施爐外精練工藝,如A O D 、L F 法精煉工藝。

            7.鑄造工藝上采用半封閉式澆注系統(即直澆口截面積大于模澆道截面積,內澆口總截面積大于模澆道截面積———擋渣效果好),澆注系統中增設陶磁過濾網等。

            8.使用干凈的鐵水包、茶壺包,并保持鐵水包的清潔。

            使耐磨材料中的氧(30p p m 以下)、氫、氮等氣和硫化物、氧化物(F e O <0.5%)、硅酸鹽等夾雜物含量(<0.5%)降低到最低水平。

            三、耐磨材料生產中要重視并采用細化母材晶粒的工藝措施,從而進一步提高耐磨鑄件綜合力學性能和使用壽命。

            細化晶粒是當今金屬材料研發的熱門技術,也是金屬材料研發的主流。就耐磨白口鑄鐵而言,只有細化晶粒,碳化物(共晶碳化)變細,且分布均勻,才能使脆性較大的抗磨相碳化物在磨損過程中不易產生裂紋的萌生、擴展、剝落,既保護了自己又保護了基體,耐磨性也得到顯著提高。高錳鋼細化晶粒后(從3級提高到4級后),其耐磨性可提高50%~80%,高鉻鑄鐵可提高30%~50%以上。

            生產中可以實施的細化工藝措施介紹如下:

            1.爐內一次變質處理工藝。

            2.包內二次變質工藝。

            3.懸浮鑄造工藝(有待于進一步研究)。

            4.添加納米顆粒(報道的很多,但至今應用于生產并可行的報道還沒有,有待于進一步研究)。

            5.采用震動結晶(機械震動,超聲波震動)。

            6.采用激冷鑄型,使耐磨鑄件在鑄型中加快凝固。

            金屬型、鐵模覆砂鑄型、殼型+鐵豆砂鑄型、工作面加外冷鐵、鑄件熱節部位加三維多孔內冷鐵等均屬于激冷鑄型,對鑄件晶粒細化將起積極作用。實踐證明金屬型生產的磨球晶粒較砂型細,其耐磨性也高于砂型,這是眾所周知的事情。因此企業生產耐磨鑄件過程中,根據自身的實際情況,設法采用各類激冷鑄型是十分必要的,應給予足夠重視。以目前普遍采用的金屬型磨球工藝為例,在批量生產中難以控制鑄型模溫,從而不同模溫下生產出的磨球晶粒就不同,對磨球質量將會帶來很大的影響。望各種激冷鑄型,應給予重視并早日用于生產。

            7.嚴格控制澆注溫度。

            澆注溫度對晶粒影響很大,澆注溫度越低其晶粒越細,在能夠滿足充型的前提下,澆注溫度應該控制的越低越好。在批量生產中要實現這一點就必須做到科學管理和生產經驗相結合。

            8.優化設計并嚴格執行再結晶熱處理工藝。

            對高鉻、中鉻耐磨鑄鐵、合金耐磨鋼、復合材料而言,熱處理工藝對再結晶晶粒的影響較大,因此需要優化熱處理工藝,并嚴格執行。關鍵耐磨鑄件建議采用必要的預熱處理工藝,既能細化晶粒,又能顯著提高鑄件的綜合性能。

            四、優化設計并采用適宜的鑄造工藝,獲得健全耐磨鑄件。

            選擇各類耐磨件的鑄造工藝,耐磨鑄件等企業是最有發言權的,建議采用計算機數字模擬技術和生產經驗,優化設計鑄造工藝并采用激冷精密鑄型,從根本上解決我國耐磨鑄件“傻大黑粗”的現狀。澆注系統應選用半封閉式澆注系統,并采用陶磁過濾網,冒口采用發熱保溫冒口或保溫冒口等。發熱保溫冒口,可以進一步提高鑄件的補縮能力,提高內部質量(致密度),同時為提高鐵水的有效利用率創造良好條件。采用發熱保溫冒口后,鐵水或鋼水的有效利用率均能提高到83%~87%,給企業帶來良好效益,望各位早日應用。

            五、根據耐磨鑄件的結構特點和使用要求進一步開發復合材料和復合鑄造工藝,使耐磨鑄件具有高強高韌高硬度的綜合力學性能以及安全可靠耐久經濟的使用性能。

            可采用:鑲鑄雙金屬復合鑄造工藝、雙液雙金屬復合鑄造工藝、表面強化合鑄造工藝(鑄滲,X w i n )。

            六、嚴防耐磨材料遺傳性。

            任何一種金屬材料,均存在自己固有的遺傳性,高鉻、中鉻耐磨鑄鐵,耐磨合金鋼,高錳鋼等材料也不例外,耐磨鑄件生產中,應注意如下幾點。

            1.爐料的組成中,母材材料的回爐料所占的比例嚴格加以限止,一般控制在40%以內。

            2.加強爐內一次變質工藝和包內二次變質工藝。

            3.適宜的電磁攪拌和提高適宜的過熱度。

            七、嚴格的鑄件質量檢驗。

            要制定符合國情的耐磨鑄件質量檢驗標準,嚴格執行質量檢驗,不得使不合格產品出廠。

                                                                                                   ——————轉自《中國耐磨網》


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