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鑄鋼的鑄態組織取決于化學成分和凝固結晶過程,普遍存在著枝晶偏析嚴重、組織極不均勻、晶粒粗大、網狀組織較少等問題,需要通過熱處理來消除或減輕這些不利影響,從而提高鑄鋼件的力學性能。
另外,由于鑄鋼件的結構和壁厚不同,同一鑄件各部分的組織狀態也不同,產生了相當大的殘余內應力。所以,鑄鋼件(特別是合金鋼鑄件)一般供應的是熱處理狀態的產品。
鑄鋼熱處理特性
1)鑄態組織中常出現粗大枝晶和偏析現象。在熱處理過程中,鍛鋼件的加熱溫度要略高于同類成分,奧氏體化的保溫時間也要適當延長。
一些合金鋼的鑄態組織嚴重偏析,需要采取均質處理措施,以消除其對鑄件最終性能的影響。
對形狀復雜、壁厚相差較大的鑄鋼件,在進行熱處理時,必須考慮截面效應和鑄件應力的影響。
鑄鋼件在進行熱處理時,應根據其結構特點合理地堆疊,盡量避免鑄件變形。
鑄鋼熱處理的主要工藝因素
鑄鋼經過熱處理打磨。
鑄鋼的熱處理包括三個階段:加熱、保溫和冷卻。以確保產品質量,節約成本為宗旨,確定工藝參數。
在熱處理過程中,加熱是能耗最高的一道工序。
加溫工藝主要是選擇合適的加溫方式。加熱率和加料方式。
加熱速率對于一數鑄鋼構件,可不受加熱速率的限制,采用最大功率加熱爐。使用熱裝爐可以大大縮短加熱時間,縮短生產周期。事實上,快速加熱時鑄件表面和心部之間沒有明顯的溫度滯后。
慢熱會導致生產效率下降,能源消耗增加,造成鑄件表面氧化脫碳嚴重。但是對于某些復雜的形狀結構,壁厚較大,加熱時容易產生較大的熱應力。
鑄件發生變形或開裂時,應控制加熱速率。通??刹捎玫蜏芈偌訜?/span>(660℃以下)或在低、中溫區停二、三次等工藝方法,在高溫區份即可。
使用快速加熱加熱。
受熱方式鑄鋼件受熱方式有輻射受熱、鹽浴受熱和感應受熱等。采用快速均勻、易于控制、高效低成本的選擇加熱方式,一般應考慮鑄件的結構尺寸、化學成分、熱處理工藝及質量要求等。
(3)爐子內加料方式鑄件的堆疊方式應引起足夠的重視。其基本原理是,充分利用有效空間,保證受熱條件的均勻性,防止等件變形。
二、絕熱鑄鋼件奧氏體化絕熱溫度應根據鑄鋼的化學成分和性能要求來選擇,一般鍛鋼件的絕熱組分相同時,鍛鋼件的絕熱溫度要稍高(高20℃左右)。亞共析鑄鋼件的鑄造工藝,以碳為主。
物化性較好,可快速溶于人的奧氏體,且以奧氏體能保持晶粒細小為原則,一般在A,溫度以上30~50℃。正火溫度比退火或淬火溫度稍高。用正火加熱過共析鋼鑄件至A。高于溫度。硬化時在A點。氣溫低于A。高于溫度,避免殘留奧氏體積過大。對有顯著長大傾向的鑄鋼(如錳鋼),應選用最低淬火保溫溫度。大截面鑄造奧氏體化保溫溫度一般為上限。在確定鑄鋼熱處理保溫時間時,應考慮兩個因素:一是鑄件表面溫度與芯部溫度一致;二是組織均勻。所以保溫停留時間主要取決于鑄件的導熱性、截面壁厚和合金元素,一般合金鑄件的保溫停留時間要比碳鋼鑄件長。鑄造壁厚是估算保溫時間的主要依據。在實踐中,每25mm壁厚保持30~60mm;超過25mm時,每增加25mm,保溫時間可延長30mm。在回火、時效處理時保溫時間的確定應考慮熱處理目的、保溫溫度和元素擴散速度等因素。
冷卻鑄鋼件,保溫后采用不同的速度冷卻,完成鋼中相轉變,以獲得所需的金相組織,并達到規定的性能指標。一般來說,增加冷卻速率,有利于獲得好的組織狀態,細化晶粒,從而改善鋼的力學性能。但是過大的冷卻速率易使鑄件產生較大的應力,對結構復雜的鑄件,還會造成變形和裂紋。熄火。
隔熱后冷卻方式,一般沒有特別嚴格的要求,只是對于一些對回火有敏感反應的低合金鑄鋼,隔熱后冷卻尤其重要,最好采用快冷方式,以便盡快穿過回火脆性區,避免降低鑄鋼的韌性。鑄鋼常用的熱處理冷卻介質有氣、油、水、鹽水和熔鹽等。