高鉻耐磨鑄件 熱處理工藝的改進

我公司生產的高鉻耐磨鑄件，因其耐熱耐磨性能好，廣泛用于各大鋼鐵公司的高爐設備。但由于其脆性大，無論在鑄造還是在熱處理過程中、極易斷裂。據我們過去統計，在熱處理時，尺寸約在1000毫米x500毫米x25毫米以下的中小型高鉻耐磨鑄件廢品率一般在10～15％，尺寸在此以上的大高鉻耐磨鑄件最高時甚至達到50％左右。由于規格繁多，幾何形狀多樣，生產難度較大，每年的平均廢品率一般都在16％左右。分析認為襯板開裂的原因很多，與其鑄造內在質量、外觀質量、尺寸大小、幾何形狀、化學成分等多種因素有關。但我們認為主要是熱處理加熱和冷卻條件。這種襯板在加熱和冷卻過程中體積變化特別突出。加熱時其體積增大，而冷卻時體積縮小。對同一塊高鉻耐磨鑄件來說，加熱速度過快，體積增大速度上下不一，造成較大應力，導致開裂。高鉻耐磨鑄件在砂箱中擺放過擠，受熱后體積增大受到限制，也會迫使它以開裂方式釋放體積變化受阻產生的應力。開裂最多是在出爐后，襯板在砂箱中以空氣風冷時，邊緣冷卻快，體積大幅度收縮，而中部不易冷卻，其紅熱部分收縮量滯后，中部阻止外部收縮，這時中部承受邊緣施加的壓應力，而邊緣收縮受阻承受很大的拉應力，而襯板的韌性又較低，當拉應力達到一定極限后，外部邊緣以開裂形式來釋放應力。這時如注意觀察會發現，裂紋通常起源于襯板冷得最快的長邊中段某處，因為這里的應力聚集最大，開口裂得較寬，裂口端部可達3～4毫米，當中部隨時間延長逐漸降溫收縮后，邊緣與中部的收縮量接近一致，裂口便閉合在一起，然而，很長的裂紋已經產生，甚至斷開。

所以我們認為冷卻和加熱過程中，在同一塊高鉻耐磨鑄件上的溫度一致性，是保證高鉻耐磨鑄件不裂的決定性因素。裂因明確后，在加熱過程中，我們采取逐步升溫、均溫的方法，這與老方法基本相同，目的使同一塊高鉻耐磨鑄件均勻受熱，各部分膨脹系數基本一樣，但必須注意要將大高鉻耐磨鑄件擺放在寬松的工裝或砂箱內，讓其可以有足夠的空間膨脹。這樣通?？梢员ＷC襯板在爐中不裂。高鉻耐磨鑄件出爐時是最關鍵的步驟。冷卻速度的快慢決定著硬度的高低，而同一塊襯板上如何均溫冷卻，決定著裂與不裂。為此，我們做了大量的工作，用風吹、向中部噴水霧，但都不具備良好的可操作性，尤其是噴水霧，盡管可以使硬度提高、開裂率下降，但對操作者的要求太嚴，不能有任何粗心大意，在生產實際中很難實施，只能停留在實驗中。最后，我們采取分批單件散開，即在臺車爐加熱襯板出爐時，迅速將其中的一砂箱吊離爐底板，并立刻一塊一塊散開空冷。為防止臺車上的襯板出爐后，邊緣與其中部隨時間延長造成較大溫差，一定要及時將臺車開進爐內均溫，均溫時不送電、爐門可以不全關。目的是防止襯板邊沿變暗或使已稍變暗的邊沿回溫，以保證其均溫效果。第一批散開后，再出第二批砂箱，如此直到全爐襯板出完。最后一批出爐的襯板，溫度一般控制在儀表顯示760℃以上，其硬度值不受影響。這樣便解決了襯板均溫快速冷卻的問題。這一方法效果非常明顯，不僅不易出現開裂，而且襯板中部與邊緣基本同時冷卻，冷卻過程中各處的體積收縮速度趨于一致，產生的熱應力也很小。更大的優點是襯板硬度各處一致，避免了在砂箱中冷卻時，襯板的硬度邊緣只能勉強合格、中部則往往嚴重偏低的問題。由于散開后冷卻速度加快，其硬度值也得以顯著提高，高鉻耐磨鑄件一般達到58～64HRC，6號襯板達到54～60HRC，均達到技術要求。