高鉻鑄鐵材質(zhì)的耐磨襯板鑄造工藝是怎樣的?
高鉻鑄鐵(High Chromium Cast Iron, HCCI)是制造磚機(jī)耐磨襯板的首選材料,其硬度通??蛇_(dá) HRC 60 以上。然而,高鉻鑄鐵屬于脆性材料,收縮率大,鑄造過程中極易產(chǎn)生裂紋和氣孔。
因此,其鑄造工藝的核心在于:“熔煉要透、澆注要穩(wěn)、冷卻要緩、熱處理是關(guān)鍵”。
以下是高鉻鑄鐵耐磨襯板的詳細(xì)鑄造工藝流程:
一、 熔煉工藝:化學(xué)成分的精準(zhǔn)控制
這是決定耐磨性的根本。
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化學(xué)成分設(shè)計(jì):
- 碳 (C):2.2% - 3.2%。碳與鉻結(jié)合形成 型碳化物(硬度極高)。
- 鉻 (Cr):15% - 26%。鉻含量越高,碳化物越多,耐磨性越好,但鑄造難度越大。
- 碳鉻比 (C/Cr):這是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo),通??刂圃?4:1 到 8:1 之間。
- 鉬 (Mo):1.0% - 2.0%。鉬是必須添加的元素,用于提高淬透性,防止鑄件截面中心出現(xiàn)珠光體(軟點(diǎn))。
- 銅 (Cu):0.5% - 1.0%。輔助提高淬透性。
- 硅 (Si) 和 錳 (Mn):嚴(yán)格控制在 0.8% 以下。硅過高會(huì)降低沖擊韌性,導(dǎo)致易裂。
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熔煉設(shè)備:
- 必須使用中頻感應(yīng)電爐。
- 原材料必須使用優(yōu)質(zhì)廢鋼和高碳鉻鐵,嚴(yán)禁使用含硫、磷高的生鐵。
二、 造型工藝:選擇合適的模具
根據(jù)襯板的形狀和批量選擇:
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消失模鑄造 (Lost Foam) —— 推薦
- 優(yōu)勢(shì):襯板形狀通常不規(guī)則,消失??梢灾谱鞒鰪?fù)雜的內(nèi)腔和外形,無分型面,尺寸精度高。
- 注意:泡沫模型必須烘干,防止發(fā)氣量大導(dǎo)致氣孔。
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樹脂砂鑄造 (Resin Sand)
- 優(yōu)勢(shì):砂型強(qiáng)度高,耐火性好,適合大件。
- 注意:需涂刷高耐火度的鋯英粉涂料,防止粘砂。
三、 澆注工藝:防止裂紋與氣孔
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澆注溫度:
- 1400℃ - 1460℃。
- 溫度過低:流動(dòng)性差,容易澆不足,且容易產(chǎn)生冷隔。
- 溫度過高:收縮量增大,極易產(chǎn)生熱裂,且晶粒粗大。
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澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì):
- 底注式:鐵水從底部平穩(wěn)上升,防止卷入氣體。
- 過濾網(wǎng):必須使用陶瓷過濾網(wǎng),去除熔渣(夾渣會(huì)導(dǎo)致襯板在使用中剝落)。
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冷鐵的應(yīng)用:
- 在襯板的厚大部位(如安裝孔周圍)放置外冷鐵。
- 目的:加快冷卻速度,使組織致密,防止縮松。
四、 冷卻與開箱:防裂的 “生死線”
高鉻鑄鐵對(duì)溫度變化非常敏感,開箱時(shí)間是成敗的關(guān)鍵。
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嚴(yán)禁高溫開箱:
- 普通灰鑄鐵可以高溫開箱,但高鉻鑄鐵必須在砂型中冷卻至 200℃ 以下(甚至室溫)才能開箱。
- 如果在 400℃-600℃ 脆性區(qū)開箱,遇到冷空氣,襯板會(huì)瞬間炸裂。
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保溫坑 / 箱:
- 對(duì)于大型襯板,開箱后應(yīng)立即放入保溫箱或熱砂坑中,進(jìn)行緩冷(隨爐冷卻),這是消除鑄造應(yīng)力、防止裂紋最有效的方法。
五、 熱處理工藝:賦予靈魂
鑄態(tài)下的高鉻鑄鐵是不能直接使用的,因?yàn)榇藭r(shí)基體主要是奧氏體,硬度低,耐磨性差。必須通過熱處理轉(zhuǎn)化為馬氏體。
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去應(yīng)力退火(可選):
- 如果鑄件形狀極其復(fù)雜,先在 500-600℃ 保溫,消除鑄造應(yīng)力,防止后續(xù)淬火開裂。
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高溫淬火 (Quenching) —— 核心步驟:
- 加熱溫度:950℃ - 1050℃。
- 保溫時(shí)間:2-4 小時(shí)(視壁厚而定)。
- 冷卻方式:風(fēng)冷或噴霧冷卻(通常不需要水冷,以免炸裂)。
- 目的:將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,并析出二次碳化物。
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低溫回火 (Tempering):
- 溫度:200℃ - 250℃。
- 保溫:2-4 小時(shí)。
- 目的:消除淬火應(yīng)力,提高韌性,穩(wěn)定尺寸。
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