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高锰钢铸件的热处理

高锰钢铸件的热处理

    高锰钢的铸态组织中除奥氏体相外,还有析出的碳化物。为获得高韧性,必须予以热处

理,以消除铸态组织中晶内和晶界上的碳化物。高锰钢含碳量通常为l3%左右,要消除其

铸态组织的碳化物,需将钢加热到l000。C以上,并保温适当时间,使其碳化物完全溶解,

随后迅速冷却,这种热处理通常称为水韧处理。

    (1)水韧温度

    水韧温度取决于铸钢成分,通常为1050~1080。C。过高的水韧温度会导致铸件表面严

重脱碳,而且奥氏体晶粒中和晶界上将析出共晶碳化物。由于共晶碳化物是不能重新热处理

来消除的脆性相,应尽量避免产生。

    (2)加热速率

    高锰钢比一般碳钢铸件的导热差,铸件在加热时易引起应力;厚壁铸件则宜采用缓慢加

热。为减少铸件加热过程中变形或开裂,生产上常采用预先在650。C保温,再快速升到水韧

温度的处理工艺。图4.3为典型高锰钢的热处理工艺规范。

 

 

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    (3)保温时间

    保温时间主要取决于铸件的壁厚,以确保铸态组织中的碳化物完全溶解和奥氏体的均匀

化。通常保温时间可按铸件壁厚每25mm保温lh计算。图4.4和图4.5为保温时间对高锰

钢力学性能、表面脱碳层深度的影响。

    (4)冷却

    冷却过程对铸件规定的性能指标及组织状态有很大的影响。水韧处理时,铸件入水前的

温度应在950。(2以上。为此,铸件从出炉到入水不应超过2min,水温保持在40。C以下。水

韧处理后可根据铸件的要求及复杂程度适当进行回火,但回火温度不应超过250。C。表4·9

为经水韧处理后高锰钢的性能。

    为缩短热处理周期,可利用铸态预热进行高锰钢水韧处理。其工艺为:铸件于ll00~

1180。c m寸自铸型中取出,经除芯清砂后,铸件温度允许冷却到900~I000。C,然后装入并加

热到l050~1080。C的炉内保温3~5h后水冷。该处理工艺不仅简化了热处理工艺,减少了

铸件在型内的冷却时间,而且可提高铸件的性能。图4.6为热处理方法对高锰钢冲击韧度的

影响,即利用预热处理的高锰钢铸件冲击韧性比常规处理的提高5 0/o0~15%。表4·10、表

 

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1.11为不同热处理工艺的高锰钢试样和板材的力学性能。用于破碎机的高锰钢固定板进行

工业试验(破碎物为花岗岩和花岗闪长石,环境温度30~40℃),其使用寿命提高50%。

  此外,高锰钢还可实行弥散硬化处理,适用于添加M0或其他碳化物形成元素的高锰

钢,如ZGMnl2M02铸钢,可先在580~610℃退火2h,以便析出碳化物强化奥氏体,然后

再加热到l000℃左右淬火。

  (5)高锰钢的金相组织

  高锰钢经水韧处理后,如碳化物完全消除,则为单一的奥氏体组织。这样的组织只有在

薄壁铸件上才可得到,通常允许奥氏体晶粒内或晶界上有少量碳化物。高锰钢组织中的碳化

物,按其产生的原因可分为三种:其一是未溶碳化物,是水韧处理未能溶解的铸态组织中的

碳化物;其二是析出碳化物,是因水韧处理时冷却速率不够高,在冷却过程中析出的;第三

种是过热碳化物,是因水韧处理时加热温度过高而析出的共晶碳化物。前两种碳化物,可通

过再次热处理予以消除,过热产生的共晶碳化物则不能通过再次热处理消除。由于共晶碳化

物超标而判定不合格的铸件只能报废,不允许再次热处理。

  关于碳化物的评定,我国已制订国家标准(铸造高锰钢金相),其简要内容见表4.12。

 

 

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