كيف يتم إنتاج أجزاء من حديد الزهر عالي الجودة بالكروم؟

يعد الحديد الزهر عالي الكروم مادة مقاومة للاهتراء مهمة للغاية وتستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل المعادن والتعدين والأسمنت والطاقة. تتطلب عمليات الذوبان والمعالجة الحرارية متطلبات صارمة لضمان الحصول على بنية مجهرية مثالية ومقاومة ممتازة للتآكل.

فيما يلي شرح تفصيلي للنقاط الرئيسية لمكونات الصهر، ودرجة حرارة الذوبان، ودرجة حرارة الصب، وعملية المعالجة الحرارية للحديد الزهر عالي الكروم.

1. التركيب الكيميائي للحديد الزهر عالي الكروم المنصهر هو أساس أدائه، وعادةً ما تكون نسبة Cr/C (نسبة كربون الكروم) هي عنصر التصميم الأساسي.

1. نطاق التركيب الكيميائي الأساسي (نموذجي): الكربون (C): 2.0% -3.5%. يحدد محتوى الكربون كمية وشكل وصلابة الكربيدات الأولية والكربيدات سهلة الانصهار. كلما زاد محتوى الكربون، زادت الصلابة، ولكن المتانة تقل. الكروم (Cr): 12% -30% (يوجد عادة في 15% -28%). يعد الكروم عنصرًا أساسيًا في تكوين الكربيدات وضمان مقاومة التآكل للركيزة. النقطة الأساسية هي التحكم في نسبة Cr/C. الموليبدينوم (مو): 0.5% -3.0%. يمكن للموليبدينوم أن يحسن الصلابة، ويمنع تحول البرليت، ويعزز تكوين الباينيت أو المارتنسيت، خاصة بالنسبة للمسبوكات ذات المقاطع الكبيرة. وفي الوقت نفسه، يمكنه تحسين التنظيم وتحسين المتانة ومقاومة التآكل. النحاس (النحاس): 0.5% -1.5%. كما أنه يستخدم لتحسين قابلية الصلابة وهو بديل غير مكلف جزئيًا للموليبدينوم، لكن تأثيره ليس بنفس جودة الموليبدينوم. النيكل (ني): 0-1.5%. المساعدة في تحسين الصلابة وتقوية المصفوفة. المنغنيز (المنغنيز): 0.5% -1.0%. استقرار الأوستينيت وتحسين الصلابة. ومع ذلك، يمكن للمستويات العالية بشكل مفرط أن تعمل على استقرار الأوستينيت، مما يؤدي إلى زيادة الأوستينيت المتبقي والفصل عند حدود الحبوب، وهو ما يضر بالصلابة. السيليكون (سي): 0.3% -1.0%. عناصر إزالة الأكسدة، ولكنها ستعزز جرات الكربيد، لذلك لا ينبغي أن يكون المحتوى مرتفعًا جدًا. الكبريت (S) والفوسفور (P): محدود للغاية. P <0.06%،S <0.05%. كلها عناصر ضارة يمكن أن تقلل بشكل خطير من المتانة والقوة، وتزيد من الميل إلى التكسير الحراري.

2. أهمية نسبة Cr/C: Cr/C<4: (Fe, Cr) ∝ سوف تظهر كربيدات C في الهيكل، مع صلابة أقل ومقاومة تآكل ضعيفة. Cr/C ≈ 4-10: صلابة عالية (Fe, Cr) ₇ C ∨ كربيد سهل الانصهار (وهو المصدر الرئيسي لمقاومة التآكل للحديد الزهر عالي الكروم) يتكون على شكل قضيب أو شريط، والذي له تأثير انقسام أقل على المصفوفة وصلابة أفضل. هذا هو الفاصل الزمني الأكثر استخدامًا. Cr/C>10: تبدأ كمية كبيرة من (Cr, Fe) ₂ ∝ C ₆ - من نوع الكربيدات في التشكل. على الرغم من تحسين مقاومة التآكل، تنخفض الصلابة ومقاومة التآكل ليست جيدة مثل (Fe، Cr) ₇ C ₆.

3. حساب المكونات: حساب نسبة شحن الفرن على أساس المكون المستهدف ومعدل الاسترداد. تتكون شحنة الفرن عادة من الحديد الخام، والصلب الخردة، وحديد الكروم (مثل حديد الكروم عالي الكربون، وحديد الكروم منخفض الكربون)، وحديد الموليبدينوم، والنحاس، وألواح النيكل، وما إلى ذلك. مرجع معدل الاسترداد: تتمتع العناصر مثل Cr وMo بمعدل استرداد مرتفع عند صهرها في فرن تحريضي متوسط ​​التردد، ويتم حسابه عادةً بنسبة 95% -98%. معدل استرداد المنغنيز هو حوالي 85% -95%.

2-درجة حرارة الانصهار ودرجة حرارة الصب

1. درجة حرارة الصهر: لا ينبغي أن تكون درجة حرارة التنصت عالية جدًا، وعادة ما يتم التحكم فيها بين 1480 درجة مئوية و1520 درجة مئوية. السبب: يمكن أن تزيد درجة الحرارة المفرطة من فقدان احتراق عناصر السبائك (مثل أكسدة الكروم والسيليكون)، وتكثف امتصاص الهيدروجين والنيتروجين في سائل الفولاذ، وتجعل الحبوب خشنة. درجة الحرارة المنخفضة لا تساعد على ذوبان السبائك، وتجانس التركيب، وفصل الحديد الخبث.

2. درجة حرارة الصب: يجب تحديد درجة حرارة الصب وفقًا لسمك الجدار وهيكل الصب، وعادةً ما تتراوح من 1380 درجة مئوية إلى 1450 درجة مئوية. بالنسبة للأجزاء السميكة والبسيطة، يجب استخدام درجة حرارة صب أقل (مثل 1380 درجة مئوية إلى 1420 درجة مئوية) لتسهيل التصلب المتسلسل وتقليل الانكماش وصقل حجم الحبوب. الأجزاء ذات الجدران الرقيقة والمعقدة: استخدم درجات حرارة صب أعلى (مثل 1420 درجة مئوية - 1450 درجة مئوية) لضمان قدرة تعبئة جيدة. المبدأ: في ظل فرضية ضمان التعبئة، حاول استخدام درجة حرارة صب أقل قدر الإمكان.

3 、 النقاط الرئيسية لعملية المعالجة الحرارية

عادة ما تكون البنية المجهرية المصبوبة لحديد الزهر عالي الكروم عبارة عن أوستنيت + كربيدات سهلة الانصهار + بيرليت جزئي، مع صلابة منخفضة وصلابة ضعيفة. لا يمكن الحصول على مصفوفة مارتنسيتية ذات صلابة عالية ومقاومة للتآكل إلا من خلال المعالجة الحرارية.

جوهر المعالجة الحرارية هو "التلطيف + التبريد".

1. الأوستنيت: درجة الحرارة: 940 درجة مئوية - 980 درجة مئوية. تعتمد درجة الحرارة المحددة على التركيبة، وخاصة محتوى الكروم والكربون. بالنسبة للصيغ عالية الكربون والكروم العالي، خذ حد درجة الحرارة الأدنى، وإلا خذ حد درجة الحرارة العلوي. زمن العزل: يتم حسابه عادة على أساس سمك الجدار، ويستغرق العزل ساعة واحدة لكل 25 ملم. تأكد من أن عناصر الكربون والسبائك الموجودة في الكربيدات مذابة بالكامل في الأوستينيت، لكن الوقت الطويل يمكن أن يؤدي إلى نمو الحبوب وخشونة الكربيد. النقطة الأساسية: بعد الأوستنيت، تصبح المصفوفة الأوستنيت غنية بالكربون وعناصر السبائك.

2. التسقية: طريقة التبريد: بعد إزالتها من درجة حرارة الأوستنيت، يجب تبريدها بسرعة (إطفائها). الطريقة الشائعة: تبريد الهواء: هذه هي الطريقة الأكثر استخدامًا وآمنة. نظرًا لمحتوى السبائك العالي والصلابة الجيدة، فإن تبريد الهواء كافٍ لتجنب تحول البرليت والحصول على مصفوفة مارتنسيتي. بالنسبة للمكونات الكبيرة أو المعقدة، فإن تبريد الهواء يمكن أن يقلل بشكل فعال من خطر التشقق. تبريد الهواء القسري: استخدام مروحة لنفخ الهواء وتسريع عملية التبريد. التسقية بالزيت: تستخدم فقط للمسبوكات ذات الأشكال الصغيرة جدًا أو البسيطة، مع خطورة عالية وسهولة التشقق، مما يتطلب الحذر الشديد. الغرض: تبريد الأوستينيت عالي الحرارة بدرجة حرارة أقل من درجة حرارة تحول المارتنسيت (نقطة Ms) وتحويله إلى مارتنسيت عالي الصلابة.

3. التقسية: الضرورة: بعد التبريد، يكون الضغط الداخلي مرتفعًا للغاية، ويكون الهيكل عبارة عن مارتنسيت + أوستينيت متبقي، وهو هش للغاية ويجب تلطيفه على الفور. درجة الحرارة: عادة ما يتم استخدام التقسية بدرجة حرارة منخفضة بين 200 درجة مئوية و 300 درجة مئوية، وأحيانا يتم استخدام التقسية بدرجة حرارة متوسطة حوالي 450 درجة مئوية (مما يقلل من الصلابة ولكنه يحسن المتانة). مدة العزل: 2-6 ساعات (حسب سمك الجدار). الوظيفة: تخفيف ضغط التبريد ومنع التشقق أثناء الاستخدام. يؤدي تحويل المارتنسيت المروي إلى مارتنسيت مقسى إلى تقليل الصلابة بشكل طفيف، ولكنه يحسن بشكل كبير الصلابة والثبات. تعزيز تحويل بعض الأوستينيت المتبقي إلى مارتنسيت (التبريد الثانوي).

4. العملية الخاصة: المعالجة دون الحرجة. بالنسبة لبعض ظروف العمل التي تتطلب صلابة عالية التأثير، يمكن استخدام المعالجة دون الحرجة مع العزل طويل الأمد (مثل 4-10 ساعات) بين 450 درجة مئوية إلى 520 درجة مئوية. تعمل هذه العملية على تحلل الأوستينيت المتبقي إلى فريت الباينيت والكربيدات، مما يؤدي إلى مزيج ممتاز من القوة والمتانة، ولكن قد تنخفض الصلابة.

ملخص: منحنى المعالجة الحرارية النموذجي لحديد الزهر عالي الكروم KmTBCr26 هو كما يلي: [الأستنيتة] التسخين إلى 960 درجة مئوية ± 10 درجة مئوية -> الاحتفاظ لمدة 4-6 ساعات ->[التبريد] تبريد الهواء إلى درجة حرارة الغرفة ->[التلطيف] التسخين الفوري إلى 250 درجة مئوية ± 10 درجة مئوية -> الاحتفاظ لمدة 4-6 ساعات -> تبريد الهواء بعد التفريغ. تذكير مهم: قبل دخول الفرن للمعالجة الحرارية، يجب تنظيف المسبوكات جيدًا (إزالة رمل القوالب، والروافع، وما إلى ذلك). لا ينبغي أن يكون معدل التسخين سريعًا جدًا، خاصة بالنسبة للمكونات المعقدة. يوصى بالتسخين خطوة بخطوة (مثل الحفاظ على درجة حرارة موحدة تبلغ 600 درجة مئوية لفترة من الوقت). بعد التقسية، يجب تبريده إلى درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام. فقط من خلال التحكم الدقيق في التركيب والذوبان وسلسلة من معلمات المعالجة الحرارية، يمكن إنتاج أجزاء مقاومة للتآكل من الحديد الزهر عالي الأداء.