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2018-06-21 17:06:48 青岛鼎铸重工机械有限公司 阅读

  高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称,是一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料。它以比合金钢高得多的耐磨性,和比一般白口铸铁高得多的韧性、强度,同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能,加之生产便捷、成本适中,而被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一。

    高铬铸铁属金属耐磨材料、抗磨铸铁类铬系抗磨铸铁的一个重要分支,是继普通白口铸铁、镍硬铸铁而发展起来的第三代白口铸铁。早在1917年就出现了第一个高铬铸铁专利。高铬铸铁一般泛指含Cr量在11-30%之间,含C量在2.0-3.6%之间的合金白口铸铁。

抗磨白口铸铁国家标准

   我国抗磨白口铸铁国家标准(GB/T8263)规定了高铬白口铸铁的牌号、成分、硬度及热处理工艺和使用特性。其典型成分及工艺如下表:

   表1高铬铸铁的牌号及化学成分(%)


 牌号

C

Mn

Si

Ni

Cr

Mo

Cu

P

S

KmTBCr12

2.0-3.3

≤2.0

≤1.5

≤2.5

11.0-14.0

≤3.0

≤1.2

≤0.10

≤0.06

KmTBCr15Mo

2.0-3.3

≤2.0

≤1.2

≤2.5

11.0-18.0

≤3.0

≤1.2

≤0.10

≤0.06

KmTBCr20Mo

2.0-3.3

≤2.0

≤1.2

≤2.5

18.0-23.0

≤3.0

≤1.2

≤0.10

≤0.06

KmTBCr26

2.0-3.3

≤2.0

≤1.2

≤2.5

23.0-30.0

≤3.0

≤1.2

≤0.10

≤0.06

表2高铬铸铁的硬度


 牌号

铸态或去应力处理

硬化态或硬化态去应力处理

软化退化态

HRC

HBW

HRC

HBW

HRC

HBW

KmTBCr12

≥46

≥450

≥56

≥600

≤41

≤400

KmTBCr15Mo

≥46

≥450

≥58

≥650

≤41

≤400

KmTBCr20Mo

≥46

≥450

≥58

≥650

≤41

≤400

KmTBCr26

≥46

≥450

≥56

≥600

≤41

≤400

表3高铬铸铁件热处理规范


 牌号

软化退火处理

硬化处理

去应力处理

KmTBCr12

920-960℃保温1-8h,缓冷至700-750℃保温4-8h,冷至600℃以下出炉空冷或炉冷

920-980℃保温2-6h,出炉空冷

200-300℃保温2-8h,出炉空冷或炉冷

KmTBCr15Mo

920-960℃保温1-8h,缓冷至700-750℃保温4-8h,缓冷至600℃以下出炉空冷或炉冷

920-980℃保温2-6h,出炉空冷

200-300℃保温2-8h,出炉空冷或炉冷

KmTBCr20Mo

960-1000℃保温1-8h,缓冷至700-750℃保温4-10h,缓冷至600℃以下出炉空冷或炉冷

960-1020℃保温2-6h,出炉空冷

200-300℃保温2-8h,出炉空冷或炉冷

KmTBCr26

960-1060℃保温2-6h,出炉空冷

   美国高铬铸铁执行标准为ASTMA532M,英国为BS4844,德国为DIN1695,法国为NFA32401。俄罗斯在前苏联时期曾研制了12-15%Cr、3-5.5%Mn,壁厚达200mm的球磨机衬板,现执行?OCT7769标准。特别值得一提的是在近一个世纪里,曾为抗磨白口铸铁做出了卓越贡献的美国克莱梅克斯(Climax)钼业公司。1928年该公司首先发明了镍硬铸铁,把抗磨铸铁科技推向了一个空前高度。1974年为纪念国际GIFA,在杜赛尔多夫展览会上展示了名为“神秘1号”和“神秘2号”。即经典的高铬抗磨铸铁153(Cr15Mo3)和1521(Cr15Mo2Cu),现如今克莱梅克斯公司执行高铬铸铁标准如下,

   表4美国Climax钼公司规定的高铬铸铁成分(质量分子数)%


 成分
 牌号

12-1

15-3

15-2-1

20-2-1

超高碳

高碳

中碳

低碳

C

3.0-3.5

3.6-4.3

3.2-3.6

2.8-3.2

2.4-2.8

2.8-3.5

2.6-2.9

Cr

11-14

14-16

14-16

14-16

14-16

14-16

18-21

Mo

0.5-1.0

2.5-3.0

2.5-3.0

2.5-3.0

2.4-2.8

1.9-2.2

1.4-2.0

Cu

<1.0

-

-

-

-

0.5-1.2

0.5-1.2

Mn

0.5-0.8

0.7-1.0

0.7-1.0

0.5-0.8

0.5-0.8

0.6-0.9

0.6-0.9

Si

0.5-0.8

0.3-0.8

0.53-0.8

0.3-0.8

0.3-0.8

0.4-0.8

0.4-0.9

S

<0.05

<0.05

<0.05

<0.05

<0.05

<0.05

<0.05

P

<0.10

<0.10

<0.10

<0.10

<0.10

<0.06

<0.06

空冷时不出现珠光体的最大断面(mm)

?

-

70

90

120

200①

>200

硬度HRC

铸态

60-67

51-56

50-54

44-48

50-55

50-54

淬火

62-67

60-65

58-63

60-67

60-67

退火

40-44

36-42

35-40

40-44

38-43

注:①碳含量为下限时,大断面中可能出现贝氏体。

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产品价格:

价格¥ 25.00~5600.00元
起批量≥1 

产品规格:


产地青岛鼎铸是否进口加工定制
类别侧护板、履带、抛丸器耐磨件、等
配套机器或者设备鼎铸抛丸机、国标、国际材质高鉻耐磨铸铁
品牌鼎铸CR30


主要技术参数表

高铬合金耐磨铸铁高锰合金钢化学成份%C2.7-3.1机械性能引张强度kg/mm2≤ 40化学成份%C0.9-1.3Si<1.0Si≤0.8Mn0.8-1.1硬度HS> 70Mn11-14 <0.06P<0.07Cr25-30冲击值kgm/cm 2> 0.3S<0.05S<0.0500




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  抛丸器是利用离心力作用将磨料高速抛出,冲击工件表面致使表面氧化皮、锈层、粘砂或杂质剥落,或使其表面形变并产生压应力。抛丸器中的分丸轮、定向套、叶片和衬板等都是较易磨损的零件(图1)。这些零件以往都是用高锰钢(ZGMn13)制造的。高锰钢经水处理后,其硬度达到HB180~220,它的特性是在较大挤压力或较大冲击负荷作用下,工作表面会发生加工硬化,其表面硬度由HB200硬化到HB500左右,才能具备良好的耐磨性。但在实际工作过程中,由于高锰钢却经受不住磨料的冲击和刮擦,很快被磨损掉,使零件的使用寿命大大缩短,这不但增加了设备的检修费用,而且远降低了设备的运转率,增加了工人的劳动强度[1]。目前,抛丸器中较常用的耐磨材料为高铬铸铁。随着铬量的提高,材料的耐磨性能明显提高。但随着机械工业的飞速发展,对材料的硬度和耐磨性要求越来越高。本文对高铬铸铁耐磨材料的化学成分、熔炼特点以及热处理工艺进行分析,拟掌握材料的耐磨机理,以指导实际生产。

抛丸器转动部分结构示意图


1、耐磨材料选择:

1.1、化学成分设计:
  抛丸器的耐磨组件特别是叶片在收到弹丸摩擦的同时,还受撞击力,要求叶片既要有高的耐磨性,又要有足够的韧性,这就要求对耐磨材料的化学成分进行设计。一般情况下,高铬耐磨铸铁要求[1]:①采用共晶或亚共晶成分;②应确保绝大部分碳化物为M7C3;③碳化物数量合适;④耐磨性与使用工况所要求的韧性应达到较佳配合;⑤有足够的淬透性,空淬时不出现珠光体及索氏体。下面对各元素进行讨论。


1.1.1碳量的选择

   在碳量的选择上,必须使叶片耐磨性和韧性有恰当的配合。提高含碳量,增加碳化物数量,提高耐磨性。但基体中固溶合金元素减少,使基体得不到强化,引起淬透性降低。据马乌利科夫等人的研究,高铬铸铁含碳量与耐磨性的关系
(如图2所示):①淬火态耐磨性优于铸态;②无论是淬火态或铸态,耐磨性先是随含碳量增加而提高,含碳量达到3%时耐磨性较佳,进一步提高含碳量耐磨性逐渐降低。碳量过高,碳化物量多,而且粗大,韧性则低;碳量过低,碳化物沿晶界呈网状分布,对韧性和耐磨性也不利。碳量决定碳化物数量,因而确定碳量为2.6%~3.6%

高铬耐磨铸铁耐磨性影响


1.1.2铬量的选择
铬在高铬耐磨铸铁中,是主要的合金元素之一。铬是强碳化物形成元素,加铬后,能防止游离石墨产生,保证获得完全白口,且使碳化物从普通渗碳体(Fe3C)转变为合金渗碳体(Fe・Cr)3C,从而显著提高碳化物的显微硬度,改善耐磨性[2]。铬的加入,亦有利于渗透性的提高。故叶片的含铬量,应控制在16%~26%之间。
高铬铸铁的组织和性能实际上取决于铬和碳的含量,铬碳匹配对叶片的耐磨性非常重要,高碳低铬碳化物为M3C,低碳高铬碳化物为M23C6,碳与铬适当配合则可得M7C3,其金相组织如图3所示。M7C3的硬度达1200~1800HV,六方晶系。这种碳化物孤立分布,呈杆状和片
状,对基体的割裂作用较小,铸铁的韧性较好。铬和碳的搭配要遵循低于共晶碳含量的原则,否则基体组织中会出现粗大的过共晶初生碳化物。初生碳化物的横截面外形呈规则的六角形,其内部有共晶成分的组织及缩孔,如图4所示。这种粗大的初生碳化物在磨料颗粒的冲击挤压下会碎裂剥落,以致脱离基体成为细小碳化物碎粒,夹在金属磨擦中间起着磨料磨损作用,当碎粒压入耐磨板表面,会犁出一道道沟槽引起磨损加剧。

1.1.3钼的选择
钼在高铬铸铁中一部分进入碳化物,一部分溶入奥氏体,在亚共晶高铬铸铁中,溶入奥氏体基体中的钼主要是提高淬透性,为了使较厚的铸体也能渗透而不出现珠光体,就必须在白口铸铁中加入合适钼,故钼控制在1.8%~2.2%[3]。

高铬铸铁金相组织

1.1.4镍的选择
镍不溶于碳化物,全部进入基体,提高淬透性。


1.1.5铜的选择
铜的加入可进一步提高渗透性,从而可以降低钼的含量。铜应控制在0.8%~1.2%范围内。

1.1.6锰的选择
锰能进入碳化物,又溶解于基体中,稳定奥氏体,降低Ms点。当锰和钼联合使用时对提高淬透性有很好的效果,故一般控制在0.8%以下。


1.1.7硅的选择
硅是降低淬透性元素,一般w(Si)控制在0.3%~0.7%之间。在许多的情况下,材料的耐磨性不好,有可能是由于硅量超限而使淬透性不足。

1.1.8硫、
磷的控制为有害元素,均应低于0.06%。高铬铸铁的化学成分如表1所示

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表 1 高 铬 铸 铁 的 化 学 成 分 ( %)


2、抛丸器耐磨铸件生产工艺:
2.2、高铬耐磨铸铁的铸造性能特点:
①具有较好的流动性,用高铬耐磨铸铁可以浇注比较薄且复杂的零件;②具有较大的收缩量,和碳钢差不多,通常采用和铸钢件相似的冒口补缩工艺,模型的收缩量取2%;
③具有大的开裂倾向[4]。这是由于高铬耐磨铸铁收缩量大,导热性差,弹性模数高及塑性变形低所造成的,所以高铬耐磨铸铁零件在铸铁过程中应该力求各个部分冷却均匀以免产生过高的热力而引起开裂。同时对于中空的零件应该使泥芯具有好的退让性,避免产生高的机械阻力而开裂。

2.2、抛丸器叶片铸造工艺:
  通过中频炉,熔化过程中控制各种元素的烧损对比。合理控制熔炼工艺和浇注工艺,熔化温度为1450℃左右,浇注温度为1320~1360℃。浇注温度太高会使铸件晶粒粗大,对性能不利;浇注温度太低,铸件表面会起冷隔、皱皮等。

3、热处理工艺:


  热处理工艺是使高铬铸铁铸件获得优良耐磨性的重要工序,所以铸件在清理后必须进行退火和淬火热处理。退火的目的:消除铸造过程中产生的内应力,增加铸件基体的塑性和韧性,使材料的成分或组织均匀,为以后的热处理准备条件。淬火的目的是使高铬耐磨铸铁获得马氏体组织。因为高铬铸铁基体中少量的珠光体组织的存在会大大降低抗磨性。淬火过程是将零件重新加热到奥氏体化温度,在此温度保温一段时间,然后在空气中冷却,这3个环节的每个环节对淬火能否成功都很重要[1]。

  升温阶段的关键是要防止升温过程中零件开裂。要做到这一点就必须要使升温时炉内的温度保持均匀,升温要缓慢。保温阶段就是使整个零件有充分时间奥氏体化,并达到平衡状态,使铸态基体中过饱和的铬和碳以二次碳化物析出(一般为2~4h),这样在以后冷却中奥氏体的稳定性就降低了,如高温不分解成珠光体,那么在低温就能变成马体化。

  所以奥代体化温度降低,奥代体平衡时含碳量就较低,得到的是低碳马氏体。由于硬度低时抗磨性降低。奥氏体化温度太高,则平衡对奥氏体的碳、铬含量比较高[4]。由于稳定性高在马氏体转变时会得到较多的残留奥氏体,而这也会影响到抗磨性。故现行的热处理工艺是用阶段升温至950~970℃,保温2~4h,出炉空冷的制度。经空气淬火后的零件为了消除应力,提高韧性,避免在使用过程中引起裂纹,一般都将零件经过200~260℃、保温2~4h的低温回火[5]。

4、结语:

   磨损和耐磨材料的研究及生产耐磨产品的企业目前正面临着一个激烈竞争的时代,但同时也拥有一个美好和广阔的前景。随着耐磨材料研究与应用的发展,针对抛丸器产品的使用条件,应继续深入研究摩擦磨损理论,充分分析典型磨损工况,了解各种磨损机理所占比重,从而确定对耐磨材料的要求,以进行合理的合金和组织设计。并在新材料、新工艺,特别是产品生产的机械化、自动化上下功夫,不断提高生产效率,降低成本,稳定产品质量,提高产品竞争力。


品质源于专业!鼎铸重工专注抛丸机定制开发10余年!努力拓展抛喷丸应用领域