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铸造大口径厚壁钢管的变质处理

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-07  浏览次数:1 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网编辑中心获悉:不锈钢管的二次硬化和热硬性等基本性能,是碳与各碳化物形成元素形成各种碳化物所造成的.不锈钢管的含

 中华不锈钢网编辑中心获悉:不锈钢管的二次硬化和热硬性等基本性能,是碳与各碳化物形成元素形成各种碳化物所造成的.不锈钢管的含碳量是很重要的。当含碳量太低时,不能保证形成足够数量的复合碳化物,在淬火加热时,溶入固溶体的碳和合金元素量减少,降低了大口径不锈钢管的硬度、热硬性和耐磨性,当含碳量偏高时,碳化物数量增加,加热时奥氏体中的碳和合金元素的浓度增高,使硬度和热硬性有所提高,但同时碳化物的不均匀性也增加了,使钢的塑性降低,工艺性能变坏.当含碳量进一步提高到某一限度以上时,将使熔点过度降低,迫使淬火温度下降过甚,使钢的热硬性和机械性能都下降.
  
  不锈钢管的含碳量与碳化物形成元素应有一定比例,即含碳量等于各碳化物形成元素为组成相应碳化物所需碳量的总和,称为平衡碳.可按回火时形成的碳化物来计算,所以按平衡碳计算的总含碳量为:C%=0.033W% +0.063Mo%+0.060Cr%+o.20V%
  
  然而实际上各不锈钢管的含碳量都较按平衡碳计算值为低,如w18Cr4v钢的平衡碳为1.03%,而其标准只有0.7-0.8%.其目的是为了获得较好的塑性.但热硬性和硬度尚未达到最大值。目前国内外对大口径不锈钢管的含碳量都有增加的趋势,对于要求高硬度和热硬性的刀具材料尤其如此。将含碳量提高到接近平衡碳是有好处的.例如,某钢厂将W18Cr4V钢的标准含碳量从0.70-0.80%提高到0.90 -1.0%,称为95W18Cr4V高碳大口径不锈钢管,其回火硬度提高2HRc,达到HRc67-67.s,热硬性在625℃可保持HRc64,较W18Cr4V钢提高3HRc,而热塑性并没有显著降低,没有给锻造带来多大困难.再配合以相应的热处理工艺(较低的淬火温度、较高的回火温度、增加一次回火),其使用寿命较W18Cr4V刀具为高.
  
  高钒不锈钢管以W12Cr4V4Mo为代表一般含有3-5%的钒,具有较高的耐磨性.这类钢中有大量的VC型碳化物存在,从而增加了刀具的硬度和热硬性.其硬度可达HRc6s-67,比W18Cr4V钢提高2-3个硬度单位,可切削硬度在HB280-330的钢材.热硬性在640℃可保持HRc60,相当于含钴5%的不锈钢管.增加了刀具的耐磨性,提高了刀具的使用寿命。
  
  中华不锈钢网编辑中心获悉:wi2Cr4v4Mo钢是由于加工高强度、高硬度材料时,W18Gr4V不锈钢厚壁管不能完全满足要求而发展起来的钢种.W18Cr4V钢中,仅有7%左有的钨溶入固溶体中即可保证必要的热硬性,因此在提高含钒量的同时,可将含钨量降至12%,这样既可节约一部分钨,又可弥补因碳和钒量的提高造成塑性差的不足。
  
  高钒不锈钢管的缺点主要是可磨削性能差,加工困难。所以必须逐渐解决高质量的砂轮,以便为高钒高速钢的推广使用创造条件.
  
  高钒不锈钢管的淬火温度范围,决定于其中所含的其它合金元素,但一般在1240-1260℃之间。而w12Cr4v4Mo不锈钢厚壁管的淬火温度区间较宽(1220-1260℃),而以1250-1260℃的淬火温度,能获得高的大口径厚壁钢管机械性能。淬火温度超过1260℃时,晶粒开始急剧长大,机械强度显著降低。wi2Cr4v4Mo钢虽然含有1%的钼,但因其含量较少,并不增加加热时的脱碳倾向.热处理的其它方面基本上与W18Cr4V钢相同.
  
  变质处理的含义是,在一个金属或大口径厚壁钢管中,加入少量的经过选择的元素或化合物,借以改变不锈钢铸件或铸锭的组织状态,从而提高铸锭或铸件的性能和质量.
  
  变质处理应用最早的是在ZLSi2大口径厚壁钢管(硅铝明)上,该合金含11.0-13%硅,组织为(口+Si)共晶体,其中硅呈粗大针状.但若在该合金浇注前,在过热列820-850℃合金的表面上加入2/3氟化钠+1/3氯化钠的混合盐(约为不锈钢厚壁管重量的1-3%),这些盐与液体铝相互作用后,起了变质作用,细化了晶粒.变质处理后,强度一般可提高30-40%,延伸率提高1-2%.
  
  这种用钠类混合盐作变质剂的变质处理方法,虽然在1920年已开始应用于生产,但直到目前对变质处理的组织变化机理尚缺乏一个完全统一的见解,这里仅简单介绍其中二种.一种是吸附理论,认为是由于钠被吸附在晶粒表面上,起胶体保护作用,阻止了硅晶粒长大,另一种理论认为少量钠进入大口径厚壁钢管中以后,推动共晶点向右移动,并使合金过冷,共晶点向右移动保证了在合金中得到亚共晶组织和过剩&固溶体的结晶.合金的过冷会产生大量的结晶核心,从而细化了晶粒。
  
  我们已经知道,晶粒大小是与结晶时晶核生成的数目以及晶粒长大的速度有很大关系的,在其他条件相同的情况下,单位体积内晶核生成愈多,晶粒数就愈多,晶粒就愈细.晶粒长大速度愈大,晶粒愈粗大.因此用增加不锈钢厚壁管内生核和外生核的办法,都应当能细化晶粒.例如在铝合金中加入一些能增加晶核的元素,如:硼、钛、锆等也都有很好的变质效果,尤其当以复合状态,例如以5.5%钛+1.1%硼的中间合金加入时,变质效果比单独用钛或硼的效果更高.
  
  pan style="mso-spacerun:'yes'; font-size:10.5000pt; font-family:'宋体'; " >不锈钢厚壁管,在切削加工之后,往往还需进行去应力时效,硬铝(经自然时效)的去应力时效温度为90士10℃,时效时间为2小时.人工时效后的大口径厚壁管去应力时效温度可比淬火后时效温度低20-40℃,时效时间为2-4小时.中华不锈钢网编辑中心获悉

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