【doc】高铬铸铁磨球的铬碳含量及热处理温度

【doc】高铬铸铁磨球的铬碳含量及热处理温度 高铬铸铁磨球的铬碳含量及热处理温度 高铬铸铁磨球的铬,碳含量及热处理温度 漳州市钢铁厂吕尚谋 摘要本文舟绍丁干磨用高骆铸杖磨球热处理后基俸中残余臭氏体(At)含量对抗 磨性的影响, 探诗丁铬.碳合量的定量关系:(嘶Cr)^=(嘶Cr)0.Tm+K×A(嘶C),(嘶cr)上^一(嘶 cr)^+ K×A(嘶C)以魔热处理温度和骆,碳舍量的关系式:T?=r(嘶Cr一5×嘶C)的依据 与应用. 关键词高铬铸铁磨球残崇奥氏体铬碳比热熹E理温度 前言 高铬铸铁具有优良的抗磨损性能.深受建 材,电力,冶金等行业的欢迎.笔者根据一些 资料和在漳州冶金机械修造厂的初步实践写成 此文,供同行们参考. 一 ,关于残余奥氏体量对抗磨性的影响 干磨用的高铬铸铁磨球是经过热处理的, 其显微组织通常为马氏体+共晶碳化物+二次 碳化物+少量残余奥氏体(以下用Ar 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示), 马氏体是基体相.碳化物以M7C3型为主,其 硬度高达HV1200,1600.共晶碳化物以孤立 (或不连续).状分布在基体上.因此,宏观硬 度很高(HRC52以上),又有一定的韧性. 关于残余奥氏体对抗磨性的影响,J?若敞 内特[13指出:以往的高铬铸球金属基体内的 Ar含量都超过5%.当它们受到反复冲击时会 以破裂或剥落的形式过早地失效.因此,只能 应用于冲击力不大的中小球磨机,而且磨耗高. 导致剥落的原是Ar在反复冲击作用下 发生马氏体转变,体积膨胀,在表层和亚表层 之间产生压应力和相应的拉应力.应力发展到 一 定程度(超过基体的承受能力)后,就产生 微裂纹,进而导致表面剥落或破裂. 现将J?若依内特的数据整理成表1,表3. 表l试验条件;用(bOOmm的球,每组球30只, 两组球淬火和回火的温度都相差2ooc,试验设 备用(b90cm专用球磨机.不装水泥熟料,让球 在运转中直接互相撞击.试验进行两次每次 运行时间1000小时. 表1 CrC:硬度失重率失重率\lll(%)(HRC)(ok)倍比 1lIB,30l2.22Ig42.79 211.8,30l2.22;2.8 注:失重事为试验前后重量差和试验前重量的百分比. 襄2工业性运行测试数据 主耍元毒害量(师)或奥含量锉鹰失重率失重 - CrJCC_/c(畴(HRC(啼)倍比 LZ.26055623?98 12.032.L85.5762'22,78 16.89】2.】52.560.5I13,91.14 17.46f2.1.68.0B61.f12.2 表3 \${CC(嘶)Cr/C硬度抗瞎性 \i%'%(HRC)倍比 .19 {131.68.125<3 , {197.B.6L .Jl2 表2试验用四种球各100只,球直径80ram, 同时装进由3.5m水泥磨(熟料)粗磨仓,运行 3O34小时. 表3试验条件同表l,球直径80mm.各 组两种球同机对比试验. 从表l,表3所列数据可以看出 磨球基体Ar含量3%以下者.其失重率 远低于Ar含量7,10%者=也就是说Ar含量 3册以下者抗磨性能远远高于Ar含量7以 上者,在表1的条件下(强烈反复冲击)特别 明显,失重率倍比为3.23 ?Ar在4%以下者(表3).同样也是Ar 低的抗磨性高. 二,铬,碳含量的定量关系 文献]指出;为了保证形成Mc3型碳化 物和材料的滓透性,大多数高铬铸铁的铬含量 在螺,20%,碳含量在2.5,3.3%,其铬碳比 大约为4,8 为了说明问题笔者将比利时马格托公司 在美国申请的专利中三个类型的合金成分及功 能整理如图1和表4.图l中三个实线封闭区 分别为I?,?三种型号的合金铬,碳对应 成分坐标.各种型号合金的铬,碳含量必须在 对应的封闭区巾我国水泥厂从比利时进口的 高铬铸球和国产高铬铸球属于?一4型合金. 据介绍,?型合金价值功能较高.?型合金磨 耗率最低而峨本最高. C含量关系图 圈1三种高铬台金Cr— ? l2? 表4三种型号台金功能对比 硬度磨损率台金型号 Ar(啊】对比场台(HRC)倍比 】型《60<3粗磨1 ?型59,83<3粗磨O.5 ?一457,61粗磨1.15 ?一060《3粗磨1.10 以T型合金为例分析铬,碳含量关系可知; ?铬,碳含量各有一个范围 ?铬含量上,下限在(咖)Cr一(%)C坐标 中是斜线,两者互相平行.这表明,铬含量上 下限随碳含量不同而变化.和碳含量之比未必 是常数如I型合金,当c%c):2时.铬含 量下限(该台金的最低铬含量,记为(%Cr)o.F 为l4%,故(%Cr)下/(%C)o一7:当锚含 量上限(%Cr)o.上限=22时,(%Cr)?-上/(%c)o 一 11.而当%C=3时,(咖Cr)T一】9, (%Cr)T/%C=6.3;当(%Cr)上限=27时, (%Cr)上/%c9.. ?铬含量上下限和碳含量的关系可分别用 关系式描述:设(%Cr)o.T,(%Cr)E分别 为最低含碳量(%c)..时所对应的铬含量下限 和上限,?(%C)一ohC一(嘶C)在坐标上 ?(%Cr)和?(%C)相对应.(%Cr)#= (%Cr)上一(Cr)下限.由【司1知K?(哆cr】/ ?(%C),且 (%Cr)下F(咖Cr)..下限+K×?(%C)(,) (%Cr)上限=(%Cr)儡差+(%Cr)下 =(叻Cr)o.+K×A(%C)(2) 线段A是I型告金铬含量下限和碳含量的 关系线,可用关系式描述:(弼Cr)T一14+ 5×?(%c),线段斜率为铬碳含量增量比 ?(%Cr)/?(%C)=(19—14)/(3.n一2.0)=5 当羰含量从2%增加到2.5%,即?(%C) =0.5,铬含量下限也必须在H%的基数上增加 相应的值:A(嘶Cr)=5×A(%C)=2.5,与碳含 量2.5%对应的(%Cr)T目=14+2.6=16.5. 线段B被称为铬含量上限和碳含量的关系 线.可用关系式描述r'%Cr)?阱=22+5× ?(%c),斜率为?(%Cr)/?(嘶C)一(27--22)/ (3.0—2.0)一0. 这就是说,尽管铬碳比不等于常数,但是 铬碳含量增量比为常数. 以上论述的铬,碳含量关系和M7c3型碳 化物申的铬碳比及晶格畸变原理是基本吻合的. M7c3型碳化物的分子式是tcr'Fe,)? C3.其中X+Y=7,x与Y的范围是1,7的正 整数.随着铬,碳含量变化,分子结构将发生 转化: (Cr2F05)C3(Cr3Fe4)C3 (Cr4Fe3)C3(Cr5Fe2)C3 铬原子数_越多,晶格畸变程度就越大,M7c3型 碳化物的硬度也越高. (eraFe4)C3和(Cr4Fe3)C3分子中,铬和 碳原子量比分别为156/36和208/36,平均约为 5:1.为了保证分子结构型式以这两种为主,就 要求略Cr:移c?5,如图l?一4型合金.可 见最小铬碳比应等于5. 对于牌号性能高的台金如I型,不但要求 (Cr4Fe3)C3型碳化物稳定,而且要求数量多, 在碳含量的最低点需要更多的铬含量才能促使 M7C3型碳化物向铬原子多的方向发展.因此在 碳含量的最低点,铬,碳含量比应大于5,如I 型合金在碳含量为2%时,(qoCr)/(qoC)=7. 另一方面.如果碳含量高于碳下限,铬含 量不必按(okCr)/(%C)一7增加,而只要以 ?(qoCr)/a(%c)一5增加.如I型合金的最低 碳含量为2ok时,要求(okCr)/(%C)=7,对 应的%C="lI==:{岔鞋为时,对应的 %cr牛21.按上述关系式,%Cr:14+5x (3.0—2.O)=l9. 由此可见,用A(嘶Crj/A(qoC)=5所确 定的铬含量(19ok)比用(okCr)/(%c):7所确 定的(21%)要低.在讨论热处理温度后我仃1将 知道,用增量比等于常数确定铬碳含量关系 能使化学成分和热处理温度相吻台 对于m,4型合金由于铬量下限关系 线通过坐标原点,因此: (%Cr)下一5x(嘶C)(3J (%Cr)上限=(%Cr)值+5x(%C)(4) 现以zTcr13和zTcrl8铬,碳含量的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 举例说明如下: 1.ZTCr13 1)参照图l确定碳含量范围蛎C=2?3, 2.9. 2)当(%c).:=2.3时(%Cr)下鼠=5x (%C)0=儿.5. 为了使热处理温度和铬,碳含量尽量吻台, 铬含量上下限偏差应尽量缩小,本例确定为 (qoCr):1.2.因此,当(%C)0—2.3时, (%Cr)0.上限号(qoCr)偏差+. 5x(%C)o1.24- 儿.5—12.7...' 3)当qoC一2.9时,(%Cr)下限=5×2.9: l4.5:(%Cr)_匕=1.2+14.5:15.7. 在以okc为x轴,%cr为Y轴的平面坐标 系中,用以下四点作出封闭四边形,如图1中 双点划线四边形.另外也可得出铬,碳含量关 系表一(见表5)., 四点的坐标为:qoC=2.3,%Cr=11.5; %C=2.3,%Cr=12.7; %C一2.9,qoCr一14.5; %C一29.%Cr一15.7 裹5铬,碳含量美系裹 1%cj2.3l2.4l2.5l2.6{2.72.82.9 1%chl11.5I12.ll.5f13.0l13.514.0l4.5 f嘶cf12.7i13.213.7l14.2f14.7l5.215.7 图l中的虚线矩形是按照某标准画出.图 中(okCr/%C)…:4,(%Cr/okC)…=6.3. qoc一2.2,3.0,由于右下方?区域在台金?I一 4的最低含铬量关系线以下,质量水平低;左 上角区域高于最高含铬量关系线,应采用较 高的热处理温度才能达到好性能,实际当然做 不到,因而也造成铬台金的浪费. 2.ZTCrL8 1)参照图l确定%C一2—2.4;K=5. (qoCr)=1.6; 2)当(%C)0 16.5,据式(1) (略Cr)u 2.0时,确定(%Cr)0,下慨 (okCr)0F+(okCr)自 r 13? 一16.5+1.0—17.5; 3】当goC:2.4时,t%Cr)r=16.5+5× t2.4—2.(J)一l_睁.5+5X0.4—18.5; f%Cr)J一1.8.5+l-()一19.5. ZTCr18铬,碳含量关系如图2所示. 圈2zTCrL8铬.碳含量关系囤 三,热处理温度的确定 由于高铬铸铁的铸态基体组织多为过饱和 的奥氏体以及珠光体而且不均匀,在铸造过程 中磨球也产生较大应力,故不宜直接应用.通 常要经过热处理,使基体转变成马氏体.为了' 消除应力和Ar,淬火后要回火. 为了得到数量大硬度高的马氏体和最大 限度消除Ar,根据奥氏体中Cs析出和溶入规 律,淬火加热温度应选择在合适的温度上,使 奥氏体溶有的碳和合金元素能保证足够的淬透 性和适当的Ms点. 加热温度和化学成分,铸球直径,冷却方 式有关.通常,由于直径不同,所设计的成分 也不同.因此,本文主要讨论某种冷却方式下 加热温度和铬,碳含量的定量关系: T=f(%Cr一5x%C) 对于成分符合图l的I型合余[】在空淬条 件下,T?=950+(%Cr一5x%C一4jx l8.75,简化为: T?=875+(%Cr--5x%C)xl8.75(5) 当由(5)式计算出的T.C<950.C时,应 取950.C;当含有Mo,V,Ti等元素时,温度应 ? l4? 适当提高. T.C="lJ+(册Cr—×%C—I)x l1.2,简化为: T目k?一390+(%Cr一5x%C)×11.25(6) 由式(5)可见,每当关系式(%Cr一5x %C)增加l时,淬火温度应升高18.75"C:这 可解释为:随着(%Cr一5x%C)值提高. (CrFey)C3中cr原子数增加.由于cr原于体 积比Fe大,晶格畸变度大,析出和溶入都比较 刚准当要求基体固溶含碳量在某一定值(如 0.8%)时,必须提高加热温度,改善动力学条 .件,保证cs的析出或溶入.同时,随着(~Cr-- 5x%c)的增加和加热温度升高,A中固溶的 cr量也会相应提高.Ms点上升.为了消除 Ar和应力,T目也应提高. 另一方面,同一牌号的合金,不管Cr,C 含量多少,只要符合%Cr一5goC:常数,即 ?(%cr一5x册c)=0,?(%Cr)/A(%C)= 5,则这些成分的合金的最佳热处理温度是相 等的.而从生产实际出发,应允许有一定偏差. 由式(5)得: (T陴?)T限=875+[(%Cr)下限一5xgoC]x18.75 (T碎.C)上限=875+[(%Cr)上限一5xgoC]x18.75 — 875+[(%Cr)偏差+(goCr)下鼠一5x %C]x18.75 = (T淬?)下限+(%Cr)情羞x18.75 因此,?T谇?一(T淬?)上限一(T淬?下限 一 (%Cr)x18.75 这就是说,当铬碳含量符合上述定量关系 时,热处理允许的上下偏差也只和铬含量允许 的上下限有定量关系.令?T?=20~C,据上 式得:(%Cr)犏差圭1.1. 同理可得AT目CC一(%Cr)×儿.25 以下用ZTCrl8为例说明上式的应用: 1)空淬加热温度 当(%C)0=2,(%Cr)o.下鼠=16.5时: (T?)T=875+(16.5-5.x2)xl8.75 ?997? 当(%C)D一2,(goCr)..上跟=17.5时: (T淬?)上限=(T淬?)下限+(%Cr)偏差×18.75 一 = 997+1×18.75?川lC. 两者相差19?.取平均值,刚TC=1007 ?10.C,前的热处理电炉是能满足的. 如果按照上述铬,碳含量关系把成分控制 在图2的虚线内,那么,无|它哪一熔炼妒次的 铸球在淬火中实际加热温度和计算确定的温度 偏差都不会超过10.C(?】9?:).这样的热处理 效皋自然是令人满意的. 2)回火温度 当f%C0=2,(qoCr)r=】6.5时: T.C一39o+{%Cr5×%C)×儿.25 = 390+(16.5--5×2j×】】.25 463?(下限; 当(qoC1o:2,(qoCr)L=17.5时: THC(上限):(T目^.C+AT目^.c :463+1×11.25?474.C. 取平均值T日.C一470?5.C. 经过初步验i:,-_卜述关系也适用于 ZTCrl3和ZGCrl3在用油或某种非油液体介 质作淬火剂时: T?=900+(面Cr一5×%C)×18.75 TC=390+(%Cr一5×%C)×11.25 当加入其它合金元素时应适,调整.上限 及平均值确定 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 同ZTCrl8: n匾便说明,热处理温度固然很重要,淬火 剂种类以及淬火过程中淬火剂温度对金相组织 和残余应力也有很大影响.据马格托公司介绍. 他们用的淬火剂着火点很高,循环冷却,淬 火荆温度调节等方面的设备都有独特之处. 四,结论 1.对于干磨工况下应用的高铬铸铁磨球, 为_r使其具有良好的抗反复冲击能力,基体Ar 舍啭应控制茫4%以下. 2.铸球的热处理温度和铬,碳含量的关系 式为:T.C—f(%cr一5×%C',它适用于 ZTCrl8,ZTCf13和ZGCr13.为了使铬,碳含 量不同而所需要的热处理温度相同,必须满足 %Cr一5×%c为常数,即铬,碳含量的增量 比?(%Cr)/A(%C)恒等于5. 3.铬含量上下限和碳含量应符合以下关系: (%Cr)下限=f哂Cr)o.下限+K?(嘧C); (qoCr)上限一(师Cr)0.上限+KA(goC) :(师CrJ偏差+(叻Cr)下限. 对于ZTCr18,ZTCr13和ZGCrl3,铬,碳含量 增量比K=5.铸球铬含量上下偏差(%Cr)% 应尽量控制在1.1%以内,即热处理温度相差 不超过20.C. 参考文献 [L]若依内特.J,:美国专利NO4043822 [2]周庆德:《金属耐磨材料》c二),中国金属学会耐 磨材料组编 [3]饶启昌;《高铬铸铁热处理》(讲稿) 作者简介; 吕尚谋,男,漳州市钢铁厂副厂长, 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师.发表过数篇论文,长期从事技术管理工作 和耐磨材料研究工作.漳州市全属学会副秘 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 长,福建省垒属学会常务理事. 辅机调研总结表彰及情报工作会议在桂林召开 水利电机械科技情报网于1991年4月9 日至l2H在J西桂林召开了辅机调研总结表 彰及情报工作会议",共有34个单位的41名代表 参加.会上传达了全国水利电力修造企业工作 会议的内容和黄毅诚部长在产品质量座谈会上 的井话;介绍了《水利电力修造企业"八五" 计划和"九五舰划提纲》f电力部分J中关于 电厂辅机的有关内容:宣读了翻车机,破碎制 粉设备,除灰设备,水处理设备,风机和水泵的 情报稠研报告.代表们还就辅机与榆修分脚的活 动和开艟情报工作的经验进行了讨论与交流. .会上表彰了七个开展情报工作较好的情报 分网和39名情报工作积极分子(详见封底). 会议期间,同时召开了水利电力机械情报 网各分网网长单位情报工作负责人参加的"情 报工作会议".(情报同秘书组) ? l5?