铬26耐磨锤头化学成分控制及热处理工艺

科技   2024-11-13 17:32   河南  

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铬26锤头化学成分控制范围

铬26耐磨锤头主要化学成分是铬(Cr),含量约为23% - 27%,碳(C)含量一般在2.8% - 3.5%之间。

除了铬和碳之外,通常还含有硅(Si),含量约1.2%,其主要作用是脱氧和增加钢液的流动性;锰(Mn)含量在1% - 2.0%左右,有助于提高钢材的强度和韧性;钼(Mo)含量可控制在0.2% - 0.5%,它可以细化晶粒,进一步增强锤头的耐磨性和韧性;镍含量国家标准是控制在2.5%以下还有少量的磷(P)和硫(S),但这两种元素通常含量较低,因为磷、硫过多会降低材料的韧性等性能。这些化学成分相互配合,使铬26耐磨锤头在耐磨性能等方面表现出色。

铬26耐磨锤头的金相主要是由马氏体基体和大量高硬度碳化物组成。

铬26耐磨铸铁的凝固区间温度是多少?

一般来说,铬26锤头的液相线温度大约在1345 - 1370℃左右,固相线温度约在1200 - 1230℃,凝固温度区间大致在115 - 140℃之间。属于凝固范围较宽的合金。

铬对碳当量及凝固的影响有哪些?

1. 碳当量的基本概念

碳当量(CE)是一个用于衡量铸铁成分对其凝固特性和性能影响的综合指标。在铸铁中,通常用公式CE = 碳+(硅和磷的三分之一)来计算碳当量(这里C、Si、P分别是碳、硅、磷的质量分数)。

2. 铬对碳当量的间接影响

铬是一种碳化物形成元素。在铸铁中,铬会优先与碳结合形成铬的碳化物,如Cr_{7}C_{3}、Cr_{23}C_{6}等。这会导致铸铁中有效碳含量降低。

从碳当量的计算公式看,由于碳含量(C)在分子位置,当有效碳含量因铬与碳结合而减少时,计算得到的碳当量也会随之降低。例如,原本碳含量为3.0\%的铸铁,在加入一定量铬后,部分碳与铬形成碳化物,有效碳含量可能降至2.5\%,如果硅和磷含量不变,碳当量就会降低。

3. 对凝固特性和性能的后续影响

碳当量降低会使铸铁的凝固温度区间发生变化。一般来说,碳当量降低会使液相线温度升高,凝固范围变宽。这是因为碳当量降低后,铸铁凝固时的共晶反应被延迟。

在性能方面,较低的碳当量(由于铬的作用)会使铸铁的硬度、耐磨性等性能有所改变。因为铬形成的碳化物硬度很高,能提高铸铁的耐磨性能,同时由于碳当量变化导致的凝固特性改变也会对铸铁的组织和性能产生综合影响。

硅对铬26耐磨锤头有哪些影响

1. 对熔炼过程的影响

在熔炼铬26耐磨锤头时,硅可以起到脱氧的作用。硅与氧的亲和力较强,在高温熔炼环境下,它能与钢液中的氧发生反应,生成二氧化硅(SiO₂),从而降低钢液中的氧含量,减少铸件中的气孔、夹杂等缺陷,提高锤头的质量。

2. 对凝固过程的影响

硅对铬26耐磨铸铁的凝固特性有一定影响。它可以改变铸铁的凝固温度区间。一般来说,适量增加硅含量会降低铸铁的液相线温度,使凝固过程更容易进行,有助于细化晶粒。例如,在一定范围内,硅含量每增加0.1%,液相线温度可能会降低5 - 10℃。这对于控制铬26耐磨锤头的凝固组织,减少铸造缺陷有积极意义。

3. 对机械性能的影响

硅能提高铬26耐磨锤头的强度和硬度。硅在铸铁中固溶强化作用明显,当硅进入铁素体晶格后,会使铁素体晶格发生畸变,阻碍位错运动,从而提高材料的强度和硬度。但硅含量过高时,会使锤头的韧性降低,容易出现脆性断裂。通常硅含量控制在1% - 2%左右,能在保证一定强度和硬度的同时,维持较好的韧性。

4. 对耐磨性的影响

适量的硅有助于提高铬26耐磨锤头的耐磨性。一方面是因为硅提高了材料的硬度,硬度的增加通常对耐磨性能有积极作用;另一方面,硅可以改善铸铁的组织,使碳化物分布更加均匀,从而提高锤头在使用过程中的耐磨性能。

锰对铬26耐磨锤头有哪些影响?

1. 对熔炼过程的影响

锰在铬26耐磨锤头的熔炼过程中有脱氧和脱硫的作用。锰与氧和硫的亲和力较强,在熔炼时能够去除钢液中的氧和硫。它和硫结合形成硫化锰(MnS),硫化锰熔点较高,在钢液中呈细小颗粒状悬浮,能有效防止硫在晶界处聚集形成低熔点的硫化物,从而减少热脆性,改善钢的热加工性能。

2. 对凝固过程的影响

锰对铬26耐磨铸铁的凝固温度有一定影响。一般情况下,锰会降低液相线温度,每增加1%的锰,液相线温度大约降低5 - 10℃,使凝固过程在稍低的温度下进行。同时,锰可以细化晶粒,这是因为锰原子在凝固过程中会阻碍晶粒的长大,从而使晶粒尺寸变小。较小的晶粒有助于提高锤头的强度和韧性。

3. 对机械性能的影响

锰能提高铬26耐磨锤头的强度和韧性。锰溶入铁素体后有固溶强化作用,使铁素体的强度和硬度增加。同时,锰还能细化晶粒,这两种作用相结合,能显著提高锤头的屈服强度和抗拉强度,并且改善其韧性。例如,在一定范围内适当增加锰含量,能使锤头在受到冲击时不易断裂。

4. 对耐磨性的影响

锰对铬26耐磨锤头的耐磨性也有积极影响。一方面,强度和韧性的提高有助于锤头在承受较大的冲击和摩擦时,材料表面不易剥落和损坏;另一方面,锰可以促进耐磨锤头中硬质相(如碳化物)的形成和均匀分布,从而提高锤头的耐磨性能。不过,锰含量过高可能会导致锤头组织中出现一些有害相,反而影响其耐磨性和其他性能,所以锰含量通常控制在0.5% - 1.5%左右。

铬26锤头热处理工艺

1. 淬火处理

淬火温度:铬26耐磨锤头淬火温度一般在950 - 1000℃之间。在这个温度区间,能够使锤头中的奥氏体充分均匀化,并且保证铬等合金元素充分溶入奥氏体中,为后续形成马氏体奠定基础。

淬火介质:淬火介质可以选择油或者专用的淬火液。油淬火的冷却速度适中,能使锤头获得较高的硬度。因为如果冷却速度过快,可能会导致锤头产生较大的淬火应力,出现裂纹;而冷却速度过慢,则不能保证马氏体的充分形成。专用淬火液可以根据具体的淬火要求进行调配,以达到理想的冷却速度。

淬火效果:淬火后,锤头的组织主要转变为马氏体和碳化物。马氏体的形成使锤头的硬度显著提高,通常淬火后的硬度可以达到HRC58 - 62左右,这对于提高锤头的耐磨性非常关键。同时,铬形成的碳化物在淬火过程中依然保留在组织中,为锤头提供了额外的耐磨质点。

2. 回火处理

回火温度和时间:回火温度一般在250 - 300℃左右,回火时间根据锤头的尺寸和数量适当调整,通常在2 - 4小时。在这个温度范围内回火,可以有效消除淬火过程中产生的内应力,稳定组织。

回火效果:回火后,锤头的韧性得到提高,避免了在使用过程中因脆性过大而断裂。同时,回火过程中,马氏体组织会发生一定程度的分解,形成回火马氏体,使锤头的硬度略有下降,但仍然能保持在较高的水平,保证了良好的耐磨性。而且,回火还可以减少淬火裂纹出现的可能性,提高锤头的质量和使用寿命。


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