Como produzir peças de ferro fundido com alto cromo e alta qualidade?

O ferro fundido com alto teor de cromo é um material resistente ao desgaste extremamente importante, amplamente utilizado em indústrias como metalurgia, mineração, cimento e energia. Seus processos de fusão e tratamento térmico exigem requisitos rigorosos para garantir a obtenção de microestrutura ideal e excelente resistência ao desgaste.

A seguir está uma explicação detalhada dos pontos-chave dos ingredientes de fusão, temperatura de fusão, temperatura de vazamento e processo de tratamento térmico para ferro fundido com alto teor de cromo.

1. A composição química do ferro fundido com alto teor de cromo derretido é a base de seu desempenho, geralmente com Cr/C (proporção cromo-carbono) como elemento central do projeto.

1. Faixa de composição química central (típica): Carbono (C): 2,0% -3,5%. O teor de carbono determina a quantidade, morfologia e dureza dos carbonetos primários e dos carbonetos eutéticos. Quanto maior o teor de carbono, maior a dureza, mas a tenacidade diminui. Cromo (Cr): 12% -30% (comumente encontrado em 15% -28%). O cromo é um elemento chave para formar carbonetos e garantir a resistência à corrosão do substrato. O ponto chave é controlar a relação Cr/C. Molibdênio (Mo): 0,5% -3,0%. O molibdênio pode melhorar a temperabilidade, inibir a transformação da perlita e promover a formação de bainita ou martensita, especialmente para peças fundidas de grandes seções. Ao mesmo tempo, pode refinar a organização, melhorar a tenacidade e a resistência ao desgaste. Cobre (Cu): 0,5% -1,5%. Também é usado para melhorar a temperabilidade e é um substituto parcialmente barato do molibdênio, mas seu efeito não é tão bom quanto o do molibdênio. Níquel (Ni): 0-1,5%. Auxiliar na melhoria da temperabilidade e no fortalecimento da matriz. Manganês (Mn): 0,5% -1,0%. Estabilize a austenita e melhore a temperabilidade. No entanto, níveis excessivamente elevados podem estabilizar a austenita, levando a um aumento na austenita residual e à segregação nos limites dos grãos, o que é prejudicial à tenacidade. Silício (Si): 0,3% -1,0%. Elementos desoxidantes, mas promoverão a grafitização do carboneto, portanto o conteúdo não deve ser muito alto. Enxofre (S) e fósforo (P): Estritamente limitados. P < 0,06%, S < 0,05%。 São todos elementos nocivos que podem reduzir seriamente a tenacidade e a resistência e aumentar a tendência a fissuras térmicas.

2. A importância da relação Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ Carbonetos C aparecerão na estrutura, com menor dureza e baixa resistência ao desgaste. Cr/C ≈ 4-10: alta dureza (Fe, Cr) ₇ C ∨ o carboneto eutético (que é a principal fonte de resistência ao desgaste do ferro fundido com alto teor de cromo) é formado na forma de haste ou tira, que tem menos efeito de divisão na matriz e melhor tenacidade. Este é o intervalo mais comumente usado. Cr/C>10: Uma grande quantidade de carbonetos do tipo (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ começa a se formar. Embora a resistência à corrosão seja melhorada, a dureza diminui e a resistência ao desgaste não é tão boa quanto (Fe, Cr) ₇ C ₆.

3. Cálculo do ingrediente: Calcule a taxa de carga do forno com base no ingrediente alvo e na taxa de recuperação. A carga do forno é geralmente composta de ferro-gusa, sucata de aço, ferro cromo (como ferro cromo com alto carbono, ferro cromo com baixo carbono), ferro molibdênio, cobre, placa de níquel, etc. Referência para taxa de recuperação: Elementos como Cr e Mo têm uma alta taxa de recuperação quando fundidos em um forno de indução de média frequência, geralmente calculado em 95% -98%. A taxa de recuperação de Mn é de cerca de 85% -95%.

2、 Temperatura de fusão e temperatura de vazamento

1. Temperatura de fundição: A temperatura de vazamento não deve ser muito alta, geralmente controlada entre 1480 ° C e 1520 ° C. Motivo: A temperatura excessiva pode aumentar a perda de queima de elementos de liga (como oxidação de Cr e Si), intensificar a absorção de hidrogênio e nitrogênio no líquido do aço e tornar os grãos grossos. A baixa temperatura não conduz à fusão da liga, à homogeneização da composição e à separação da escória de ferro.

2. Temperatura de vazamento: A temperatura de vazamento deve ser determinada de acordo com a espessura da parede e estrutura da peça fundida, geralmente variando de 1380 ° C a 1450 ° C. Para peças espessas e simples, uma temperatura de vazamento mais baixa (como 1380 ° C a 1420 ° C) deve ser usada para facilitar a solidificação sequencial, reduzir o encolhimento e refinar o tamanho do grão. Peças complexas e de paredes finas: Use temperaturas de vazamento mais altas (como 1420 ° C-1450 ° C) para garantir uma boa capacidade de enchimento. Princípio: Sob a premissa de garantir o enchimento, tente usar uma temperatura de vazamento o mais baixa possível.

3、 Pontos-chave do processo de tratamento térmico

A microestrutura fundida do ferro fundido com alto teor de cromo é geralmente austenita + carbonetos eutéticos + perlita parcial, com baixa dureza e baixa tenacidade. Uma matriz martensítica com elevada dureza e resistência ao desgaste só pode ser obtida através de tratamento térmico.

O núcleo do tratamento térmico é "austenitização+têmpera".

1. Austenitização: Temperatura: 940 ° C-980 ° C. A temperatura específica depende da composição, especialmente do teor de Cr e C. Para fórmulas com alto teor de carbono e alto cromo, use o limite inferior de temperatura, caso contrário, use o limite superior de temperatura. Tempo de isolamento: Geralmente calculado com base na espessura da parede, o isolamento leva 1 hora para cada 25 milímetros. Certifique-se de que o carbono e os elementos de liga nos carbonetos estejam totalmente dissolvidos na austenita, mas o tempo prolongado pode levar ao crescimento dos grãos e ao engrossamento do carboneto. Ponto chave: Após a austenitização, a matriz torna-se austenita rica em carbono e elementos de liga.

2. Têmpera: Método de resfriamento: Após ser retirado da temperatura de austenitização, deve ser resfriado rapidamente (extinguido). Método comum: Air Quenching: Este é o método mais comumente usado e seguro. Devido ao seu alto teor de liga e boa temperabilidade, o resfriamento ao ar é suficiente para evitar a transformação perlita e obter uma matriz martensítica. Para componentes grandes ou complexos, o resfriamento a ar pode reduzir efetivamente o risco de rachaduras. Extinção por Ar Forçado: usando um ventilador para soprar ar e acelerar o resfriamento. Têmpera em óleo: Utilizada apenas para peças fundidas de formato muito pequeno ou simples, com alto risco e fácil trincamento, exigindo muito cuidado. Objetivo: Super-resfriar a austenita de alta temperatura abaixo da temperatura de transformação martensítica (ponto Ms) e transformá-la em martensita de alta dureza.

3. Revenimento: Necessidade: Após a têmpera, a tensão interna é extremamente alta, e a estrutura é martensita+austenita residual, que é muito frágil e deve ser revenida imediatamente. Temperatura: O revenido em baixa temperatura é geralmente usado entre 200 ° C e 300 ° C, e às vezes também é usado o revenido em temperatura média em torno de 450 ° C (o que reduz a dureza, mas melhora a tenacidade). Tempo de isolamento: 2-6 horas (dependendo da espessura da parede). Função: Aliviar o estresse de têmpera e evitar rachaduras durante o uso. A transformação da martensita temperada em martensita revenida reduz ligeiramente a dureza, mas melhora significativamente a tenacidade e a estabilidade. Promover a transformação de alguma austenita residual em martensita (têmpera secundária).

4. Processo especial: Tratamento subcrítico. Para algumas condições de trabalho que exigem alta resistência ao impacto, pode ser usado tratamento subcrítico com isolamento de longo prazo (como 4-10 horas) entre 450 ° C-520 ° C. Este processo decompõe a austenita residual em ferrita bainita e carbonetos, resultando em uma excelente combinação de resistência e tenacidade, mas a dureza pode diminuir.

Resumo: Uma curva típica de tratamento térmico para ferro fundido com alto cromo KmTBCr26 é a seguinte: [Austenitização] Aquecimento a 960°C ± 10°C ->Manutenção por 4-6 horas ->[Têmpera] Resfriamento do ar até a temperatura ambiente ->[Revenimento] Aquecimento imediato a 250°C ± 10°C ->Manutenção por 4-6 horas ->Resfriamento do ar após a descarga. Lembrete importante: Antes de entrar no forno para tratamento térmico, as peças fundidas devem ser cuidadosamente limpas (retirando areia de moldagem, risers, etc.). A taxa de aquecimento não deve ser muito rápida, especialmente para componentes complexos. Recomenda-se aquecer passo a passo (como manter uma temperatura uniforme de 600 ° C por um período de tempo). Após o revenido, deve ser resfriado à temperatura ambiente antes do uso. Somente controlando com precisão a composição, a fusão e uma série de parâmetros de tratamento térmico é que podem ser produzidas peças de ferro fundido de alto desempenho e resistentes ao desgaste.