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高锰mn13耐磨板加热及速率工艺

来源:北京赛车天津市东和盛泰钢铁商贸有限公司 发布时间: 2014/10/14 8:54:12 【返回上一步】
本页关键词:高锰mn13耐磨板加热及速率工艺

Mn13高锰钢铸件在入炉之前,铸件表面的粘 砂、披缝和浇注冒口要清理干净。粘砂对铸件加热或冷却都有隔热作用,使铸件加热和入水后的冷却不均匀,严重粘砂会降低铸件入水后的冷却速度,造成晶界碳化物重新析出。披缝较薄,在热处理加热时会产生脱碳,水淬后转变成马氏体,马氏体相变体积膨胀,可能会使铸件基体受到拉应力而开裂。Mn13高锰耐磨板钢导热系数低,100℃以下为碳钢的 1/4~1/6,600℃时为碳钢的1/2~5/7。高锰钢的热 膨胀系数大,为碳钢的2倍,500℃以上时更大。虽然铸件在低温加热过程中无相变应力产生,但加热到300℃以上后会出现晶内和晶界上脆性碳化物增多的现象,有时会发生珠光体转变。Mn13高锰钢辙叉结构复杂,同一铸件壁厚相差悬殊,铸件本身存在不小的铸造应力。在热处理的加热或冷却过程中不同部位存在较大的温差,会产生热应力。这样,热应力和铸造应力叠加,使辙叉产生裂纹。因此,必须控制Mn13高锰钢辙叉的入炉温度和加热速度。 Mn13高锰钢辙叉的热处理分冷辙叉处理和热 辙叉处理。对于热辙叉,如果装入同一窑的所有辙叉的装窑温度基本和窑温一致,则这种工艺可以节约能源,提高效率。但在实际生产中装窑温度很难与窑温一致,且相差较大,主要原因有:不同炉次的辙叉开箱水爆后在同一窑中进行热处理,造成同一窑中辙叉的初始温度不同;由于连续生产,每天窑的初始温度也不尽相同;季节性的温度变化导致辙叉与窑的温度变化较大;辙叉在窑内的排序不同会造成一定的温差。这样导致辙叉与炉窑存在较大温差,导致辙叉在水韧处理后开裂。冷辙叉的装窑温度降到室温,热辙叉的装窑温度降到150℃。两种辙叉入窑后都均温1.0~1.5h后再升温。在650℃以下升温时,由于高锰钢晶界和晶内会析出碳化物,有时还会发生珠光体转变,因此升温速度要慢。改进后的工艺(图1)中,冷、热两种辙叉从150℃升温到650℃时,升温速度均为90℃/h,冷辙叉在150℃以下升温速度要降到70℃/h。此外,在650℃以下升温时,升温速度随高锰钢中C、P含量增加而放慢,这是因为 C、P含量与热处理时加热裂纹密切相关。升温到650~700℃时,要保温1~2h,目的是使辙叉温度均 匀,消除铸造应力。温度大于650℃,超过了高锰钢的弹性变形温度,高锰钢水韧处理的目的,在于消除铸态组织中晶内和晶界上的碳化物,尽可能得到单相奥氏体组织,提高高锰钢的韧性和强度,进而提高其使用寿命。
1,入炉温度和加热速度。高锰钢导热性较差,宜较低温度入炉并低速加热升温。生产上常采用650-700度预热保温,之后再升温到水韧处理温度的方案;2,水韧处理的温度和保温时间。温度常为1050-1100度,出炉前15Min最好再提温到1080-1100度。通常保温时间可按工件壁厚25mm保温1h计算。3,冷却。处理时,工件入水的温度应在950度以上,避免碳化物的析出。水温小于等于30度,淬火后水温不得超出60度。并且要有强力的搅拌系统。工件在水中的冷却要保证低于200度
高锰钢由弹性状态进入塑性状态,而且脆性碳化物逐渐溶解到奥氏体中,钢的强度和塑性得到改善,加上保温处理,铸造应力得到消除。因此随后可以快速升温。
2、固溶处理温度和保温时间 TB/T447-2004规定对不含其他合金元素高锰 钢辙叉的水韧处理温度为1000~1100℃。渗碳体型的碳化物溶解过程是碳从碳化物中向奥氏体中扩散,原来渗碳体相的铁原子自扩散并形成面心立方的奥氏体。(Fe,Mn)3C型碳化物中的碳原子和其他原子作用力较弱,扩散过程容易进行,溶解速度较快,加热到1000℃,(Fe,Mn)3C即可全部分解。为了加速分解、溶解和扩散,促进成分均匀化,固溶温度选为1050~1100℃。温度超过1050℃时,奥氏体晶粒已开始长大。当温度达到1120℃时,奥氏体晶粒长大明显。温度大于1150℃时,晶粒粗大,出现过热组织。在1100℃奥氏体转变完全,晶粒细小,碳化物弥散其中,并有较好的力学性能。而水韧温度为 1150℃时,晶粒有变大趋势。保温时间只要能使碳 化物充分溶解、成分基本均匀即可,过长的保温时间对力学性能无益。为保温时间对高锰钢辙叉力学性能的影响,其中铸件的化学成分、加热时间及保温温度(1080℃)均相同。从表1可看出,保温0.5h显然不足,保温2h效果最好,超过2h时性能有所下降。
3、水韧处理中的冷却 冷却的目的是得到过冷奥氏体,即把高温奥氏 体组织保留到常温。为保持碳化物完全溶解和获得稳定的奥氏体组织,必须从Mn13高锰钢奥氏体化温度快速冷却。在超过Acm温度冷却时,保证碳化物完全溶解到固溶体中的温度比维持有奥氏体组织的温度要高些。表2是冷却方式对力学性能的影响。可看出,Mn13高锰钢经高温保温后,要以尽量快的速度冷却,以使高温时得到的单相奥氏体组织保持到常温。如果高锰钢铸件水淬前温度过低,组织中会析出碳化物。析出的碳化物首先在晶界上出现,在水淬时会被保留下来。当它的析出数量较多时,在激冷的收缩应力作用下会使铸件在晶界处出现淬火裂纹。根据相变析出,在960℃时,碳化物就开始从奥氏体中析出,到900℃以下时,其析出速度加快。因此规定Mn13高锰钢铸件从打开炉门到入水的时间不能超过1min,以保证铸件在900℃以上入水。为了使Mn13高锰钢辙叉出炉后迅速入水,热处理时将辙叉放在窑内反转式台车上。保温结束后,将台车拉到水池边,台车反转,整车辙叉进入水中。水淬时冷却速度不足也会在冷却过程中在奥氏体中析出碳化物。为使水淬时有更好的散热条件,水池中的水容量要求为铸件质量的8~10倍。如水池设计成循环冷却水,可适当减少水池容积。水池的深度要保证铸件全部浸没在水中。入水时要求水温低于 45℃,最好低于30℃,处理后水温低于60℃,以保 证冷却速度。向池内吹入压缩空气,或是设法使铸件。
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