做高铬铸铁件什么砂型最好？

hesheng666

各位好，我们单位现在初次接触高铬铸铁件的生产，材料成分为C2.4~2.7,Cr28~33,Ni3~5， 我们的砂型为水玻璃二氧化碳砂，感应炉熔炼。
可在试生产过程中发现，从铸件断口情况分析和其他厂家的有很大的区别，我们的铸件断口组织粗大，而且主要应该是柱状晶基本没有发现有等轴晶形成。另外，其他厂家的铸件断口上可以看到明显的不规则分布的针状高量条纹，而我们的断口上没发现，这种高亮条纹是不是M7C3型碳化物？如果是，如何在合金冶炼、铸造砂型、出炉温度、浇注温度、合金变质处理等方面进行控制？
敬请各位高手指点指点，小弟感激不尽！
) F2 Q) R2 F! s  v' p9 Z急急急！！！
! r8 [8 S: m! U6 B$ K( zQQ871212328
hesheng@189.cn

castengineer

你的资料备好了吗

hesheng666

2# castengineer
  z0 i, j' x* U& x& A$ H
: q" d; V, }, g! B  ?: r8 Z
金相正在做，做好之后我会给您发邮件的。

castengineer

1:熔化.按一般的不锈钢工艺既可.
( D: G0 W  ^5 [, ?& r8 @3 A2:砂型:a:粘土砂,干型. 涂醇基锆英石涂料. b:水玻璃砂.要烤型表面 ,涂醇基锆英石涂料.  c:酚醛树脂覆膜砂.
' x2 J2 |* m2 s. q1 `2 j" o3:你的成份铸铁:液相线:1299.  固相线:1259.  
   浇注温度:1400-1420  出炉温度:1490左右.
+ v! y* Q: b% ?5 }% i, b6 Z4:用稀土变质剂变质.

) I4 w3 s$ c4 k* x" k2 u; P4 O
另,金相侵蚀剂用4%硝酸酒精侵蚀剂.我的相谱用的是这种.

hesheng666

4# castengineer
  |( E) g; ?3 D- n) m

1 v+ V, S" t1 Z$ d  u谢谢您的指点，我试制的时候基本就是按您说的熔炼方式进行熔炼的，另外，浇注温度我选择的是1380度，但是在铸件的断口面还是没有发现M7C3型的金属碳化物（不规则高亮细条纹），同时，在铸件的浇口（同时也是冒口径，铸件壁厚约55mm，浇口断面为20x30mm）断面上却有发现有比较短而且细小的这种M7C3型金属碳化物。
2 a# k$ F9 Q& f3 o只不过我在试制的时候没有将砂型进行完全的烘烤，只是醇基涂料燃烧后用火焰进行的初步的表面烘干，是不是因为砂型干燥程度和预热温度不够而导致了铸件的冷却速度过快使M7C3型金属碳化物来不及析出或长大？
另外，浇口部位是不是因为钢水流经的过程比较长而导致该处的砂型温度比较高，同时冷却的速度要比铸件慢，给了金属碳化物的析出和长大时间？

castengineer

你的分析有道理.这种成分的液相点约1300度.按通常的规则.熔化温度要大于液相线150度为好,尤其高铬合金,出炉降温快,如果是铸件重熔.温度低一点可以.但如是各种元素逐渐加入就不同了,这有一个各组元的在不同温度的溶解度和液体内组元浓度平衡问题,这对碳化物形核都有影响.

hesheng666

6# castengineer


9 A$ K% v- Z, t4 g! L' [3 d4 R' Q  Q我的出炉温度一般都在1580度左右，300Kg的感应电炉，钢水出到钢包以后的温度一般都有1540度左右，因为我要的浇注温度是1380度，所以在浇注之前镇定的时间就比较长，这对碳化物的形成有什么不利的影响么？我的材料都是使用废钢、高碳铬铁、低碳铬铁、镍板等来进行配制的。
5 A  M, V4 U% u: @如果您觉得我前面说的关于铸件断口和浇口部位断面的区别是有道理的，那么是不是说我进一步降低浇注温度（因为我的铸件大小比较小，结构简单，再降低30到40度浇注成型也应该没有问题）、增强砂型的预热温度就会改善碳化物的形核和生长条件？
3 f' j# L: h& y7 z另外，由于我原来采用的就是冒口颈做为浇口，钢水在进入型腔以后铸件的温度梯度就显得比较大，如果我再增加一些浇口，让铸件的充型部位分散一些，从而改善铸件的温度分布，让铸件更倾向于同时凝固，对铸件的碳化物形成又是否有好处呢？

castengineer

2 Z: h( f: q$ s' y
对于形核应该有两个概念.一:形核率.二:晶核的长大.
对于第一点.a:由于添加的元素Mo.V.Cr都有利于铸铁的结晶核心的形成.b:液体在一定的过热度,在液体合金温度在相对于固相线有一定的温度区间---也就是我们常称为的"过冷度"时,这时产生温度过冷和随后产生的成份过冷,对铸铁的非均匀形核,长大是有利的.但如温度再高,已经形成的核心将会退化,而减小形核率.所以对于通常情况下,对于黑色合金,大都要求合金熔化温度要高于固相线150度左右.这里还有一个铸铁的原料的遗传性的问题.对于高铬铸铁不希望有未溶石墨微晶存在,也希望金属液体的合金成分愈均一化愈好.这对晶核的长大有益.所以你的熔化温度是对的.但不希望浇铸温度太低.这样会使上述的"b"对形核率的影响降低.也就是说,浇注温度低会影响铸铁的形核率.
对于第二点,如果金属液体的成份均匀性好.既便有在晶核长大时能造成微区的成份不平衡,也会很块的被扩散浓度补充,使其适合晶核长大.
4 z$ ]) j4 v) t5 Q2 h对于铸件,是只有在金属液接触型壁后,其铸件结晶才真正开始.才有条件来谈"过冷度"对铸件的形核和长大的影响.
$ |. e* s& }* y# h) x对于你谈到的铁水过流处和过热处有亮点,似碳化物晶出.这种现像不是形核率的缘故,是此部位碳化物长大的几率大的结果.
9 V* E/ u1 v& n+ G+ `对于改浇口,如在浇注温度相同的情况下,将有利于铸件整体每一部位的液体过冷度.有利于整体形核,增加初晶奥氏体和共晶体的晶粒度,为下一步热处理做基体组织准备.
0 t4 o+ p. f/ |; }供参考.

hesheng666

8# castengineer


目前，我理解的这个高铬铸铁在凝固过程中，首先是奥氏体的形核并长大，在形成了一定的成分过冷后才会有碳化物的生成。
而前面我没得到明显的碳化物的原因：一、由于我砂型的预热温度不够，而且水玻璃砂在受到高温钢水的热作用下会吸收大量的热量，从而导致钢水温度的急剧下降，也就是说铸件的冷却速度过快，奥氏体柱状晶快速的生长，由于铸件断面尺寸本身不大，很快从各个方向的柱壮晶就直接长大到铸件的心部。这样一来，就使得碳化物在形核后还没来得及长大到能在断口上直接观察到的尺寸就结束了。
' V+ E( @6 J4 F0 n二、至于浇口部位为什么又能观察到碳化物的原因是，在钢水充型过程中该处不断的受到钢水的热作用，该处的砂型温度很快就上升了，也就相当于此处砂型预热温度提高了，钢水充填完成后该处的冷却速度不足以让奥氏体长大到一定的尺寸就因为成分过冷的因素而生成了碳化物，同时，由于冒口中的钢水要不停的对铸件进行补缩，这种流动也扰乱了奥氏体枝晶的生长前沿，在对铸件进行补缩的过程中浇口部位的温度也下降了，直到钢水无法流动后该处的温度还比较高，这也就给了碳化物足够的生长时间，因此，在浇口部位就形成了可以看见的碳化物了。
0 @! C* n, L9 [, u
. V; r  W; P/ \- e, O至于浇注温度的降低，我主要考虑的是降低铸件的过冷度，从而降低铸件的凝固速度，这样是否就能够抑制初生奥氏体的长大？在控制了奥氏体的长大以后，这就给了碳化物充分的生长时间？
+ E$ u& r0 I# X' o. y; n同时，提高砂型的预热温度也是从降低铸件的冷却速度来考虑的。
3 u( n! J. U2 ]7 w% @
, K) q: l4 e. Z  X/ L) a. ~% Y+ \增加浇口的目的就是为了降低铸件各部位的温度差。

另外，我的熔化温度是否太高？从钢水出炉到浇注停留时间过长对碳化物的形成是否有不利的影响？

castengineer

0 \# P- J0 c1 }! b5 {4 ]
8 M' Q+ R7 J9 {+ h9 ]7 \对于你的合金成份是属于偏亚共晶合金.对于合金中的碳化物,主要是共晶碳化物,这样初晶奥氏体的形核就尤为重要.过热度太大会使现成的核心质点,表面状态改变,表面不激活状态加大.都会使非均匀形核加剧:1:使奥氏形核率降低并影响共晶形核率.2:加剧柱状晶的形成和长大.1580有点高,1470-1450应该可以.

zjy95381

(C:2.55   CR:30  共晶成份约C:2.75--2.8).castengineer 老师，为什么高鉻铁的共晶成分在C:2.75--2.8).难道不是4.3，和鉻有关系吗？怎么算的？请教？谢谢

castengineer

7 p5 X+ ]: ~$ |* E. v8 o' P- N& E这个也没有确切的计算公式,是经验数据.与铁--碳--铬三元相图有关.随着铸铁中需求的含铬量的不同要求调整最高含碳量

zjy95381

看来我又得好好学学相图了，要补的真多啊！

黑土

组织粗大断面，是否是亮晶晶类似冰糖状晶粒。韧性非常差，我遇到该问题解决挺困难的

hesheng666

我有做了些，断口图片如下：

hesheng666

15# hesheng666

hesheng666

14# 黑土
! d( A. f! Y5 f- m) r8 v
+ ]7 a4 V% _0 s7 X; e& q
能把你做的东西断口图片发一个上来看看么？

hesheng666

11# zjy95381
, I: A! u$ @0 E" J0 k
高铬铸铁共晶点含碳量的计算公式：
$ s# w- b" B' X+ F4 J$ `8 X) tGc=4.30%-0.31WSi-0.33WP-0.4WS+0.027WMn-0.07WNi-0.05WCr

worker

; q# ~  v6 R9 w1 }  P
谢谢了.又学了一点知识.

castengineer

18楼,谢谢你的公式.