一、高鉻鑄鐵的熔煉
1. 高鉻鑄鐵化學(xué)成分( 見下表)
2. 原料要求
另外， 還需工業(yè)純銅和廢舊電極塊( 用于調(diào)整碳含量) 等。
3. 熔煉工藝要求
( 1) 出爐溫度 高鉻鑄鐵的熔點比一般鑄鐵高， 約為1200 ℃， 出爐溫度約為1500 ℃， 熔煉選用中頻感應(yīng)電爐。
( 2) 爐襯 采用酸性或堿性爐襯均可， 爐襯的配比、打結(jié)、烘干和燒結(jié)均按常規(guī)工藝進行。
( 3) 裝料 一般按正常順序加料， 先將灰生鐵、鉬鐵等難熔鐵合金裝入爐底， 而后將廢鋼等按照下緊上松的原則裝填( 有助于塌料) 。
( 4) 送電熔化 將電爐功率調(diào)至最大進行熔化， 由于Cr 的熔煉損耗較大( 約5 % ～15 %) ， 故鉻鐵應(yīng)在最后加入， 通常是待廢鋼全部熔化后加入烤紅的鉻鐵。
( 5) 脫氧 待金屬爐料全部熔化并提溫至1480 ℃后， 再加入錳鐵、硅鐵及鋁進行脫氧。
( 6) 澆注 在中頻感應(yīng)爐中熔化， 溫度不必太高，溫度達到1480 ℃時即可出爐， 鐵液在包內(nèi)應(yīng)停留一段時間進行鎮(zhèn)靜， 視工件大小不同可在1380 ～1410 ℃之間進行澆注。
二、生產(chǎn)工藝要點
(1) 高鉻鑄鐵鑄造性能較差， 其熱導(dǎo)率低， 塑性差， 收縮量大， 且有大的熱裂和冷裂傾向， 在鑄造工藝上要將鑄鋼和鑄鐵的特點結(jié)合起來考慮， 必須充分注意鑄件的補縮問題， 其原則與鑄鋼件相同( 采用冒口和冷鐵， 且遵循順序凝固原理) 。由于合金中鉻含量高， 易在鐵液表面結(jié)膜， 所以看起來鐵液流動性差， 但實際上流動性較好。
( 2) 造型宜采用水玻璃硅砂等強度高且透氣性好的砂型， 涂料應(yīng)采用耐火度高的高鋁粉或鎂粉與酒精混合拌制。另外， 為獲得細晶粒組織和好的表面質(zhì)量， 在鑄件外形不太復(fù)雜的情況下， 金屬型鑄造也被廣泛采用。
( 3) 高鉻鑄鐵的收縮量與鑄鋼相近， 模樣制作上其線收縮率可按1. 8 % ～2 % 進行計算。在砂型制作上， 其冒口大小可按碳鋼的規(guī)定進行計算， 而澆注系統(tǒng)則按灰鑄鐵計算， 但需把各截面積增加20 % ～30 % 。澆冒口的選擇應(yīng)注意兩個方面: 一是要保證鑄件工作帶( 使用部位) 的質(zhì)量; 二是要盡量提高鑄件的成品率。
( 4) 由于高鉻鑄件的冒口不易切除， 因此造型時在冒口形式上宜采用側(cè)冒口或易割冒口。
( 5) 在具體零件的鑄造工藝設(shè)計上， 要注意不能讓鑄件出現(xiàn)受阻收縮， 以免造成開裂。另外， 澆注后開箱溫度過高也極易造成鑄件開裂， 540 ℃以下的緩冷是十分必要的， 應(yīng)使鑄件在鑄型中充分冷卻， 然后再開箱清砂， 或開箱后先勿清砂而堆在一起( 鑄件、澆冒系統(tǒng)等) 圍干砂緩冷。開箱周圍環(huán)境必須保持干燥， 不得潮濕有水， 否則極易造成鑄件裂紋。
( 6) 澆注溫度要低， 有利于細化樹枝晶和共晶組織， 而且可避免出現(xiàn)因溫度過高而造成的收縮過大及表面粘砂等缺陷。澆注溫度一般比其液相線( 1290 ～1350 ℃) 高55 ℃左右， 輕小件一般控制在1380 ～1420 ℃，壁厚100mm以上的厚重件控制在1350 ～1400 ℃。
三、高鉻鑄鐵的熱處理
1. 退火
由于高鉻制品其鑄態(tài)硬度較高， 為改善工件的機械加工性能， 所有毛坯必須進行必要的軟化退火處理。
具體工藝( 工藝曲線見圖1 ， 以壁厚不超過100mm且外形較復(fù)雜鑄件為例) 如下。
首先將需處理工件在室溫下裝入熱處理爐， 然后隨爐緩慢升溫至400 ℃ 左右進行保溫1 ～2h， 隨后將爐溫升至600 ℃再進行保溫1 ～2h， 之后以不超過150 ℃/ h的溫升速度， 將爐溫快速升至950 ℃后進行2 ～3h 的保溫， 而后停止加熱， 待爐溫自然降至820 ℃ 左右， 此后可控制電爐以10 ～15 ℃/ h 的溫降速度將爐溫降至700 ～720 ℃， 并在此溫度保溫4 ～6h ( 工件越厚其保溫時間應(yīng)越長) 后停爐， 工件可視情況隨爐冷卻或出爐置于靜止的空氣中冷卻至室溫( 以獲得珠光體基體， 滿足性能要求， 便于切削加工) 。
具體生產(chǎn)中， 若所處理工件形狀較為簡單， 也可采用較快速的退火工藝， 即在溫升至950 ℃并保溫3h 后停爐， 之后可隨爐冷卻至400 ℃ 左右， 然后打開爐門， 繼續(xù)冷卻至300 ℃以下， 工件即可出爐空冷。
工件退火后可進行機械加工， 由于高鉻白口鑄鐵在淬火過程中尺寸變化比鑄鋼和灰鑄鐵小的多， 一般無須矯正尺寸， 對于按工藝要求需磨削加工的工件所留磨削量也可很小。
2. 淬火
將機械加工后的工件室溫裝爐， 以小于80 ℃/ h 的溫升速度將爐溫升至600 ℃ ( 若工件較厚或形狀較復(fù)雜，可在溫升至300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃ 時分別給予0. 5h 的保溫) ， 之后以不超過150 ℃/ h 的溫升速度將爐溫升至淬火溫度950 ～980 ℃后進行保溫， 保溫時間為2～4h ( 視工件厚薄不同保溫時間有所差別， 越厚保溫時間越長) ， 而后將工件快速出爐進行空冷， 若遇環(huán)境氣溫較高， 淬火時應(yīng)輔以強風(fēng)和水霧噴灑， 以強化冷卻，淬火工藝曲線如圖2 所示。
3. 回火
為降低鑄件殘余應(yīng)力和脆性， 并保持其淬火得到的高硬度和耐磨性， 同時也使馬氏體得以回火， 以及殘余奧氏體有所減少， 應(yīng)對淬火后的工件再進行230 ～260 ℃的回火處理。具體工藝為: 將工件在室溫狀態(tài)下裝爐， 再升溫至230 ～260 ℃， 保溫3 ～6h， 之后出爐空冷。
四、高鉻合金鑄鐵的性能
(1) 其硬度性能在鑄態(tài)時為50 ～54HRC， 退火后為38 ～43HRC， 淬火后為60 ～67HRC。硬度隨碳含量變化而變化， 低碳時韌性好而硬度低， 適用于沖擊載荷較大的場合; 高碳時硬度也稍高， 適用于沖擊載荷較小的場合， 表現(xiàn)出良好的耐磨性。
( 2) 高鉻白口鑄鐵密度為7. 6 ～7. 7g / cm3 。
( 3) 其線收縮率為1. 8 % ～2. 0 % ， 體收縮率7. 5 %～8. 0% ， 在1400 ℃時流動性為300 ～500mm。
五、結(jié)語
( 1) 根據(jù)高鉻鑄鐵性能特點， 合理制定熔煉工藝，以滿足基體組織要求。
( 2) 熱處理是獲得合格高鉻鑄鐵的必要手段， 因此制定合理的熱處理工藝顯得十分重要。
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