覆砂金屬型鑄造高錳鋼襯板的組織與性能

1、覆砂金屬型鑄造高錳鋼襯板的組織與性能前言：在高錳鋼鑄件，尤其是大型襯板類鑄件實(shí)際生產(chǎn)中，依然采用砂型鑄造加水韌處理，這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式能耗比較高，需要較長(zhǎng)的生產(chǎn)周期，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生一定的影響，此外，此種鑄造方法生產(chǎn)出來的襯板使用壽命相對(duì)較短，增加了生產(chǎn)成本。覆砂金屬型屬于新型的高錳鋼襯板鑄造方法，通過將幾毫米厚的樹脂砂黏附在金屬型型腔表面，提升高錳鋼襯板的性能，減少存在的缺陷，延長(zhǎng)襯板的使用壽命，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。一、覆砂金屬型鑄造高錳鋼襯板工藝設(shè)計(jì)金屬液與鑄型之間存在一定的熱交換，而覆砂工藝的采用則可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化熱交換的目的，將鑄件的凝固速率適當(dāng)?shù)奶嵘?。因此，在覆砂金屬型鑄造工藝中，最

2、為重要的一個(gè)參數(shù)就是覆砂層的厚度，如果厚度過薄，不僅造型難度提升，同時(shí)在過快冷卻的影響下，鑄件的應(yīng)力會(huì)發(fā)生集中，進(jìn)而導(dǎo)致鑄件開裂，如果厚度過厚，那么激冷的效果會(huì)非常差。研究人員經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)之后，將覆砂層的最佳厚度確定為35mm局部拐角處可將厚度提升至510mm依據(jù)鑄件尺寸的大小，在合理范圍內(nèi)確定最終的覆砂層厚度。覆砂金屬型高錳鋼襯板在生產(chǎn)時(shí)，冷熱需要頻繁的交替，而且溫度波動(dòng)的幅度比較大，這就需要抗激熱激冷能力及抗熱疲勞性能非常強(qiáng)，通常，鑄造會(huì)選擇蠕墨鑄鐵或球磨鑄鐵1。選擇覆砂層的厚度時(shí)，應(yīng)控制在50100mm圍內(nèi)，從而有效地降低高錳鐵襯板的重量，并且保證蓄熱能力符合要求。鑄造襯板時(shí)，整體為上

3、下兩箱，上箱為襯板背面，造型采用水玻璃砂，下箱為襯板工作面，造型采用覆砂金屬型。鑄造工藝選擇澆冒口合二為一的澆注與補(bǔ)縮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)順序凝固的溫度梯度，從而使冒口的補(bǔ)縮效果良好，同時(shí)，襯板的工藝出品率也可以得到有效的保證，降低能源消耗。在上箱處，布置澆冒口主體，下箱處布置冒口座，在易割片冒口頸與襯板型腔連通的作用下，通過保溫套，實(shí)現(xiàn)澆冒口與冒口座的預(yù)制成形。冒口內(nèi)鋼液會(huì)逐漸的冷卻，為了避免冷卻的速度過快，利用水玻璃砂填充冒口座的周圍，降低冷卻速度。在金屬型的地面設(shè)置射砂口，與鑄件安裝孔位置一致，口徑為12cm,適當(dāng)傾斜，與垂直方向之間的夾角為5。覆砂硬化時(shí)需要進(jìn)行排氣，為了提升便利性，需設(shè)置數(shù)個(gè)排

4、氣孔，分布在金屬型四周，且需要與襯板型腔相同，并在排氣孔的內(nèi)部安裝排氣塞。采用熱固化的方式進(jìn)行覆膜砂，從而有效地提升粘結(jié)強(qiáng)度，提高潰散性。樹脂硬化時(shí)，需要加入催化劑，隨著催化劑數(shù)量的增加，對(duì)硬化時(shí)間進(jìn)行合理的調(diào)整，通常將時(shí)間控制在10min左右。隨后進(jìn)行吹射與硬化，約15min后脫模。二、覆砂金屬型高錳鋼襯板的組織與性能（一）組織在普通砂型鑄造的高錳鋼襯板組織中，顆粒狀碳化物的數(shù)量比較多，晶界及晶內(nèi)是主要的分布位置，在晶界處，已經(jīng)形成網(wǎng)狀，并呈連續(xù)性，經(jīng)過熱處理之后，碳化物基本消失，組織為單一奧氏體，并且相關(guān)的組織參數(shù)會(huì)發(fā)生變化。而在覆砂金屬型鑄造的襯板中，并不存在粗大的晶粒，所有晶粒均比較小

5、，且經(jīng)過水韌處理處理之后，組織為完全奧氏體組織，碳化物基本不存在，熱處理之后，呈明顯樹枝狀且定向排列的晶粒特征消失，且析出的碳化物數(shù)量非常少，晶粒大小并未受到影響，具有良好的組織穩(wěn)定性2。（二）性能硬度及沖擊韌性為高錳鋼襯板力學(xué)性能分析中的兩個(gè)重要指標(biāo)，當(dāng)這兩個(gè)指標(biāo)的數(shù)值均比較高時(shí)，襯板具有良好的力學(xué)性能。在進(jìn)行硬度分析時(shí)，應(yīng)用布氏硬度分析法，通過公式計(jì)算可知，覆砂金屬型鑄造的襯板鑄態(tài)硬度平均值為218HB,經(jīng)過熱處理之后，硬度平均值變?yōu)?98HB兩種硬度平均值比較接近，而這與其組織中無碳化物關(guān)系密切。在進(jìn)行沖擊韌性分析時(shí)，利用JB-300B擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試之后，襯板樣品的沖擊韌度平均值為61J?cm-2,經(jīng)過熱處理之后，沖擊韌性平均值變?yōu)?14J?cm-2,是鑄態(tài)狀態(tài)下的三倍左右，主要原因是覆砂金屬型鑄造襯板中的碳化物，尤其是晶界處的碳化物少3同時(shí)，覆砂金屬型鑄造襯板的耐磨性也比較好，在鑄態(tài)狀態(tài)下的襯板的磨損量與經(jīng)過熱處理之后襯板的磨損量基本相同，鑄態(tài)稍微高一些，而這同樣與組織內(nèi)碳化物數(shù)量少有關(guān)，止匕外，覆砂金屬型鑄造襯板的沖擊韌性良好，也在一定程度上提升了其耐磨性。結(jié)論：在覆砂金屬型鑄造的高鎰鋼襯板組織中，碳化物的數(shù)量非常少，由此也增強(qiáng)了襯板的硬度、沖擊韌性及耐磨性，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，襯板鑄態(tài)下