Como controlar o estado de fundição e a estrutura metalográfica de peças fundidas de 45 # aço após o tratamento térmico?

A estrutura metalográfica do aço fundido de 45 # varia sob diferentes condições de tratamento térmico no estado de fundição.

Então, como controlamos o estado de fundição e a estrutura metalográfica de 45 peças fundidas de aço após o tratamento térmico ao produzi -las? O controle fino é necessário do processo de fundição e do processo de tratamento térmico, com o objetivo de obter uma estrutura uniforme, fina e inofensiva para atender aos requisitos finais de desempenho (força, resistência, dureza etc.).

A seguir estão as principais estratégias de controle:

1 、 Controle a microestrutura de fundição (estabelecendo uma base sólida para o tratamento térmico subsequente)

1. Otimize os parâmetros do processo de fundição: temperatura de vazamento: ao garantir a capacidade de enchimento, tente reduzir a temperatura de vazamento o máximo possível. A temperatura excessiva de vazamento pode levar ao tamanho de grão grosso. A região do cristal colunar se expande. Aumentar a tendência da segregação. Promover a formação da organização Wei. Taxa de resfriamento: Acelere a taxa de resfriamento: esse é o núcleo de refinar a microestrutura do fundido. Uma taxa de resfriamento mais rápida pode suprimir o crescimento dos grãos, reduzir a segregação e aliviar ou até evitar a formação da estrutura Weibull. Método: Use moldes de metal ou moldes de metal cobertos de areia em vez de moldes de areia pura; Coloque o ferro frio na parte grossa do elenco; Otimize o design do molde (como a uniformidade da espessura da parede e a redução da economia de calor); Escolha materiais de modelagem com boa condutividade térmica; Controle a temperatura do molde. Resfriamento uniforme: Evite diferenças significativas nas taxas de resfriamento entre diferentes partes da fundição, o que pode levar a organização desigual e estresse interno. Projete razoavelmente o sistema de vazamento e riser e o layout do ferro frio.

2. Tratamento de inoculação/modificação: Embora o aço 45 não seja inoculado convencionalmente como ferro fundido, em casos específicos, pode ser considerado para adicionar elementos de liga de rastreamento (como vanádio V, titânio Ti, nióbio NB) ou elementos de terra rara para tratamento de refinamento de grãos. Esses elementos formam compostos altos do ponto de fusão (como carbonetos e nitretos) que servem como núcleos de nucleação heterogênea, promovendo o refinamento de grãos. É necessário controle preciso da quantidade e processo de adição.

3. Controle a pureza do aço fundido: desoxidação adequada: adote processos razoáveis de desoxidação (como desoxidação da precipitação+desoxidação de difusão) para reduzir o teor de oxigênio dissolvido no aço fundido, reduzir as inclusões de FeO e o limite de grão resultante. Os desoxidantes comuns incluem ferro de manganês, ferro de silício e alumínio. Refinamento: Se as condições permitirem, execute refino externo (como mexer argônio) para reduzir ainda mais o conteúdo de gás (O, H, N) e inclusão. O aço fundido puro é benéfico para obter um denso, menos defeituoso e uniformemente estruturado como microestrutura fundida. Controle o conteúdo de S e P: S é propenso a formar FES ou (Mn, Fe) S, formando baixo ponto de fusão eutético nos limites dos grãos, aumentando a tendência de rachaduras a quente e resistência à deterioração; P aumenta a fragilidade fria. Devem ser feitos esforços para reduzir o conteúdo de S e P para o limite inferior exigido pelo padrão. 4. Otimização do projeto do molde: reduza os nós de calor e evite a exposição prolongada a altas temperaturas, o que pode levar a grãos grossos e segregação. Garanta solidificação seqüencial ou solidificação simultânea para reduzir defeitos como encolhimento e porosidade, o que geralmente resulta em microestrutura anormal nessas áreas de defeito.

2 、 O tratamento térmico convencional para 45 peças de aço fundido em aço está normalizando e, às vezes, normalizando e tempendendo são realizados de acordo com os requisitos para controlar a organização após o tratamento térmico (o núcleo está normalizando o tratamento). O objetivo é eliminar os defeitos na microestrutura de fundição e obter uma estrutura uniforme e fina de pérola+ferrita.

1. Tratamento de normalização (mais crucial):

Temperatura de aquecimento: geralmente selecionada entre 30-50 ℃ acima de AC ∝. Para 45 aço, o CA ∝ é de cerca de 780 ℃, portanto a faixa de temperatura normalizadora é geralmente entre 850-880 ℃. Objetivo: Austenitar totalmente (gamificar) a estrutura do fundido AS, elimine o original como estrutura de fundição (como estrutura Weibull, grãos grossos e áreas de segregação composicional) e obter austenita composta uniformemente. Controle: baixa temperatura, austenitização incompleta, residual como estrutura fundida; A temperatura excessiva leva a um crescimento significativo de grãos de austenita, resultando em microestrutura grossa após a normalização. Tempo de isolamento: deve -se garantir que a fundição seja totalmente queimada e a composição da austenita seja basicamente uniforme. Base de cálculo: geralmente calculada com base na espessura efetiva da fundição (como 1,5-2,0 minutos/milímetro). Controle: tempo muito curto, austenitização incompleta do coração; Se o tempo for muito longo, pode aumentar a oxidação e a descarburização, e o tamanho do grão pode crescer. Para peças fundidas com segregação dendrítica, pode levar um tempo um pouco mais longo para os componentes se difundirem uniformemente. Método de resfriamento: resfriamento no ar estático ou forçado. Objetivo: obter a pérola mais fina (estrutura pseudo eutectóide) e grãos de ferrite mais finos do que o recozimento. Controle: A taxa de resfriamento deve ser uniforme e consistente. Evite: resfriar muito rapidamente (como muito vento): pode fazer com que uma pequena quantidade de estrutura de não equilíbrio (como bainita ou mesmo martensita) apareça na área de paredes finas, aumentando a dureza e a fragilidade. Resfriamento lento (como empilhamento muito densamente): perde o efeito normalizador e a estrutura grossa e se aproxima do estado recozido. Certifique -se de que as peças fundidas tenham espaço suficiente fora do forno para dissipação de calor. A principal função da normalização é eliminar grãos grossos, grãos colunares e estrutura de Weibull na microestrutura de fundição. Refine o tamanho dos grãos e alcance a estrutura uniforme. Eliminar o estresse interno (parcialmente). Melhorar o desempenho de corte. Forneça melhor estrutura original para possíveis tambores e tempear no futuro.

2. Tratamento de recozimento

A estrutura metalográfica do aço fundido de 45 # após o tratamento de recozimento é mais uniforme e estável em comparação com a estrutura do fundido AS, composta principalmente pelas seguintes partes: Pearlite, que é o principal componente da estrutura recozida e possui uma estrutura em camadas ou semelhante a uma folha, composta de ferrita e cementita uniformemente alternados. Durante o processo de recozimento, o espaçamento entre perlaios é mais uniforme e a distribuição é mais regular, o que ajuda a melhorar o desempenho da resistência e processamento do material. Ferrite: distribuído em bloco ou pequena rede em torno de Pearlite ou nos limites dos grãos. Comparado com o estado de fundição do AS, a ferrita recozida tem uma morfologia mais regular, quantidade e distribuição mais uniformes, reduzindo os efeitos adversos da ferrita grossa ou em rede que podem existir no estado de fundição no desempenho. A principal função do recozimento é eliminar o estresse de fundição, refinar o tamanho dos grãos e melhorar a uniformidade da microestrutura. Portanto, na estrutura de aço fundida de 45 # recozida, estruturas ruins como a estrutura de Weibull são basicamente eliminadas, e a influência dos defeitos de fundição (como frouxidão) também será enfraquecida devido à densificação da estrutura. O desempenho geral é mais adequado para processamento ou uso subsequente.

3. Tratamento de temperamento: Para 45 peças fundidas comuns, após a normalização, a maioria dos requisitos de desempenho geralmente pode ser atendida sem temperamento. A taxa de resfriamento de normalização não é suficiente para gerar tensão de têmpera significativa. As situações que requerem tempeamento: para peças fundidas que requerem estabilidade dimensional extremamente alta, a temperamento de baixa temperatura (150-250 ℃) pode eliminar ainda mais o estresse residual. A estrutura de fundição é particularmente complexa e há estresse local excessivo durante o processo de resfriamento normalizador (mesmo que nenhuma martensita seja produzida). O controle inadequado da taxa de resfriamento normalizando leva ao aparecimento de uma pequena quantidade de martensita ou bainita dura e quebradiça em áreas locais, especialmente em cantos de paredes finas e nítidas. A baixa temperatura (200-300 ℃) é necessária para reduzir sua dureza e fragilidade. Temperatura de temperamento: geralmente 150-300 ℃ (temperamento de baixa temperatura). Tempo de isolamento: calculado pela espessura (por exemplo, 1-2 horas/polegadas) para garantir a penetração do calor. Resfriamento: resfriamento de ar. 3 、 Medidas de controle que passam por todo o processo 1 Controle de composição estrita: verifique se os principais elementos como C, Mn, Si, etc. estejam dentro da faixa padrão (como GB/T 11352 ou ASTM A27/A27M). A flutuação do conteúdo de carbono afeta diretamente a proporção e as propriedades da pérola e da ferrita na estrutura final. Controle estritamente o conteúdo dos elementos nocivos S e P. monitoram o conteúdo de elementos residuais (como Cr, Ni, Cu, Mo, etc.) para evitar seu aumento inesperado que afeta o ponto de transição e a microestrutura de fase. 2. Inspeção e feedback metalográficos: como a inspeção do elenco: a amostragem é tomada em locais críticos para verificar questões sérias, como tamanho grosso de grãos, estrutura Weibull e inclusões não metálicas excessivas. O feedback oportuno é fornecido para ajustar o processo de fundição. Após a inspeção do tratamento térmico: esta é a etapa mais importante. Após o tratamento térmico final (geralmente no estado normalizado ou no estado temperado normalizado+), as amostras devem ser coletadas do corpo de fundição ou de teste de teste anexado para exame metalográfico: o tipo de microestrutura deve ser distribuído uniformemente a pérola fina+ferrita poligonal (às vezes a ferrita é distribuída em uma malha ao longo dos limites originais de austenita). Não é permitido ter estrutura de fundição residual, estrutura Weibull, uma grande quantidade de bainita ou martensita. Tamanho do grão: Avalie o grau de tamanho de grão austenita (geralmente exigindo 5-8 graus ou mais fino). Inclusões não metálicas: a classificação é controlada dentro do intervalo qualificado. Teste de desempenho: cooperar com o teste de desempenho mecânico (resistência à tração, força de escoamento, alongamento, energia de impacto, dureza) para verificar se o controle organizacional atinge as metas de desempenho esperadas. Resumo dos Pontos de Controle: 1. Como fundação do elenco: Fundição de superaquecimento baixo+resfriamento rápido e uniforme → Obtenção de uma microestrutura relativamente pequena, uniforme e sem defeitos como a microestrutura fundida. 2. Tratamento térmico do núcleo (normalização): temperatura precisa: AC ∝+30 ~ 50 ℃ (850-880 ℃) → Austenitização completa sem crescimento. Tempo suficiente: queimação completa+resfriamento uniforme dos componentes; Apropriado: resfriamento uniforme de ar → obtenção de pérola fina+ferrita. 3. Termos necessários: usado apenas para aliviar o estresse ou tratar estruturas locais de não equilíbrio (temperamento de baixa temperatura).

4. Ingredientes puros: baixo em S e P, totalmente desoxigenado.

5. Inspeção estrita: A estrutura metalográfica e as propriedades mecânicas de materiais de fundição e tratamento de ensaio são os critérios de avaliação final.

Ao controlar sistematicamente as etapas acima, é possível garantir efetivamente que 45 peças fundidas a aço obtenham o estado de fundição e a estrutura metalográfica ideal após o tratamento térmico, atendendo assim aos requisitos de desempenho de serviço. ** O exame metalográfico é o meio final de verificar a eficácia de todos os controles de processo.