采用變質(zhì)及高溫正火處理相結(jié)合的工藝提高低鉻合金鑄鐵球的質(zhì)量

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2、碎失效的弊端。鉻系耐磨鑄球的綜合球耗，在相同工況條件下，主要取決于磨球材質(zhì)的基體組織及其共晶碳化物的類型。高鉻合金鑄鐵球之所以具有良好的耐磨性能，其主要機(jī)理是，高鉻鑄球具有高硬度并有足夠韌性的低碳馬氏體基體，更重要的是其共晶碳化物的晶格類型主要為（Cr，F(xiàn)e）7C3，并呈斷網(wǎng)、孤立分布。低鉻合金鑄鐵球之所以容易破碎，根本原因在于，其共晶碳化物的晶格類型主要為（Fe，Cr）3C，并且容易成粗長(zhǎng)板條狀分布，這種碳化物對(duì)基體產(chǎn)生了割裂作用，導(dǎo)致韌性下降，從而引起破碎。所以，減少低鉻合金鑄鐵球的的主要途徑應(yīng)該是，除了強(qiáng)化基體組織外，重要的是細(xì)化其碳化物，關(guān)鍵是使碳化物呈斷網(wǎng)、孤立分布，以減少它對(duì)基體的

3、割裂作用，達(dá)到提高韌性的目的。添加鉬、銅及其他合金元素，可強(qiáng)化基體，細(xì)化組織；采取適當(dāng)?shù)臒崽幚砜墒构簿蓟锕铝⒒?；通過(guò)變質(zhì)處理可使低鉻合金鑄鐵球的共晶碳化物細(xì)化，而且能使碳化物形狀、分布改變，進(jìn)而斷網(wǎng)；變質(zhì)處理操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、效果顯著，是生產(chǎn)低成本高質(zhì)量低鉻合金鑄鐵球的有效途徑。1 化學(xué)成分化學(xué)成分設(shè)計(jì)的原則是，盡量降低成本，不添加昂貴的鉬，也不添加銅。1.1 碳在低鉻鑄鐵中，含碳量過(guò)低，硬度下降。含碳量高，雖然磨球硬度高，但碳化物增多，而且共晶碳化物呈板條狀分布或高碳相呈典型的萊氏體組織，還會(huì)產(chǎn)生柱狀晶，使其韌性急劇下降。所以含碳量控制在2.23.0%之間為宜。1.2 鉻鉻能強(qiáng)烈形成碳

4、化物，可細(xì)化晶粒，細(xì)化碳化物，改善碳化物的分布，使磨球的強(qiáng)度、硬度提高但沖擊韌性有所下降，故含鉻量在11.5%之間較為合適。1.3 錳錳能強(qiáng)烈增加碳化物的穩(wěn)定性，能提高強(qiáng)度和硬度，而且有脫硫除氧的作用。但在低鉻鑄球的實(shí)際生產(chǎn)中，過(guò)高的錳量將加劇柱狀晶的形成。降低磨球的塑性和沖擊韌性，故錳應(yīng)控制在0.81.5%范圍之內(nèi)。1.4 硅在鉻系耐磨鑄鐵球中，硅是利少弊多的元素。含硅量超過(guò)1%時(shí)，不但影響共晶碳化物的分布形態(tài)，而且降低材質(zhì)的硬度。因此，含硅量應(yīng)控制在0.8%以下。1.5 磷磷能提高硬度，改善耐磨性，但卻強(qiáng)烈降低沖擊韌性，故取磷0.08%。含硫量小于0.06%。1.6 變質(zhì)處理 變質(zhì)處理的作

5、用是改變碳化物的形態(tài)，細(xì)化組織，從而達(dá)到提高韌性的目的。稀土合金是應(yīng)用較廣的變質(zhì)劑，它的特點(diǎn)是熔點(diǎn)低，原子半徑大，在Fe-Cr-C合金中是強(qiáng)成分過(guò)冷元素，同時(shí)又是非碳化物形成元素，因此，一方面它可使初生的奧氏體枝晶細(xì)化；另一方面，它可促使碳化物均勻分布。我公司石配廠采用稀土鎂硅鐵合金作為變質(zhì)劑，通過(guò)試驗(yàn)，將其含量定為1%。2 試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)用爐料為，碳素廢鋼、L10煉鋼生鐵、FeCr55C1000高碳鉻鐵、FeSi65硅鐵、FeMn74C7.5高碳錳鐵、鋁按GB1196-83鋁錠的級(jí)別、牌號(hào)及化學(xué)成份標(biāo)準(zhǔn)選用三級(jí)、稀土鎂硅鐵FeSiMg8RE7。熔煉設(shè)備用GWJ0.25中頻無(wú)芯感應(yīng)熔煉爐，金屬型

6、澆注鑄球，金屬型采取多個(gè)水平分型頂澆加砂套冒口（模具采用安徽省寧國(guó)市新寧鋼球設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的新寧牌模具，見圖1），采用RT3-105-10臺(tái)式電阻爐對(duì)鑄球進(jìn)行高溫正火熱處理。試驗(yàn)設(shè)備，HLN-11A硬度計(jì)；JB-30A;；沖擊試驗(yàn)機(jī)；金相顯微鏡。鐵液出爐溫度為1 500，1%的稀土鎂硅鐵變質(zhì)劑可先在包內(nèi)加入1/2，另外1/2隨流加入，包內(nèi)打渣兩次，澆注溫度控制在1 3401 380，澆注時(shí)應(yīng)注意擋渣，開模溫度控制在900左右。試產(chǎn)的鑄鐵球在同一熱處理爐內(nèi)經(jīng)920保溫3小時(shí)后，出爐空冷。圖13 試驗(yàn)結(jié)果3.1 力學(xué)性能與金相組織在試產(chǎn)的1噸鑄鐵球中，隨機(jī)抽取6個(gè)球進(jìn)行力學(xué)性能及金相組織檢驗(yàn)

7、。檢驗(yàn)結(jié)果見表1。試樣編號(hào)硬度HRC沖擊韌性J/2金相組織143.18P+K斷網(wǎng)242.86P+K斷網(wǎng)34312P+K斷網(wǎng)4446P+K斷網(wǎng)541.68P+K斷網(wǎng)646.26P+K斷網(wǎng)*P珠光體 K共晶碳化物通過(guò)在顯微鏡下觀察，可看出6個(gè)球的金相組織均為珠光體+斷網(wǎng)的共晶碳化物，但相比較而言，3#球的共晶碳化物斷網(wǎng)情況最好，共晶碳化物幾乎呈孤立、不連續(xù)的斷網(wǎng)分布。而從表中的沖擊值來(lái)看，3#球的沖擊韌性也最好。從而確定金相組織與鑄球的力學(xué)性能密切相關(guān)。而化學(xué)成分控制范圍相同，未經(jīng)變質(zhì)處理和高溫正火處理，經(jīng)過(guò)中溫回火處理的低鉻合金鑄鐵球，其洛氏硬度為45，沖擊值僅為1.72 J/cm2，金相組織為

8、典型的萊氏體組織；而經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理，沒有經(jīng)高溫正火處理，只經(jīng)過(guò)中溫回火處理的低鉻合金鑄鐵球，其洛氏硬度（取6個(gè)球的平均值）為45.5，沖擊值為34J/cm2，金相組織為珠光體+網(wǎng)狀或半連續(xù)網(wǎng)狀碳化物，同時(shí)組織沒有經(jīng)高溫正火的組織細(xì)小。3.2 現(xiàn)場(chǎng)使用情況我公司石配廠采用爐前變質(zhì)處理+高溫正火處理相結(jié)合的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的低鉻合金鑄鐵球，已在烏石化公司化肥廠及熱電廠使用了近兩年，根據(jù)用戶返回的信息表明，我公司生產(chǎn)的低鉻合金鑄鐵球，球耗低，破碎率也低于其它廠家的同類產(chǎn)品，使用性能優(yōu)良，大大減低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。4 結(jié) 論1、嚴(yán)格控制低鉻合金鑄鐵球的化學(xué)成分是變質(zhì)處理的前提。尤其是含碳量必須控制在2.23.0%，含鉻量控制在11.5%。2、采用稀土鎂硅鐵合金進(jìn)行變質(zhì)處理，使碳化物形狀、分布改變，進(jìn)而斷網(wǎng)，同時(shí)使晶粒細(xì)化，組織致密，提高韌性。3、采用高溫正火熱處理，獲得珠光體加斷網(wǎng)的共晶碳化物，可獲得硬度大于HRC42，沖擊韌性大于6 J/cm2的良好性能，提高韌性和耐磨性。4、采用變質(zhì)處理加高溫正火處理