高铬铸铁件热处理常见问题与解决方案:避免开裂、变形与硬度不足[取芯自动化单元]
在高铬铸铁件的生产流程中,热处理是决定最终产品质量成败的最后一环,也是问题频出的环节。许多铸件因热处理不当而出现开裂、变形或硬度不达标,造成巨大损失。如何规避这些风险?本文将聚焦常见问题,提供切实可行的解决方案。
一、典型问题一:淬火开裂与微裂纹
问题现象: 工件在淬火后或后续放置过程中出现宏观裂纹或微观裂纹。
1、根本成因:
热应力过大: 这是首要原因。高铬铸铁内部大量的共晶碳化物与基体热物理性能不匹配,在加热和冷却速度过快时,产生巨大的内应力,从碳化物边缘处撕裂基体。
组织应力叠加: 大量残余奥氏体在后续转变为马氏体时,伴随体积膨胀,产生的组织应力与热应力叠加,极易导致开裂。
2、解决方案:
严格控制升/降温速率: 采用阶梯加热或预热的方式,降低工件内外温差。淬火时,在Ms点(马氏体转变开始点)以上可采用稍快冷却,在Ms点以下应缓冷。
优化淬火介质: 避免直接使用冷水,可选择空气、油或聚合物淬火液等温和介质。
及时回火: 淬火后应立即进行回火,以消除应力、稳定组织。
二、典型问题二:使用中变形或尺寸不稳定
问题现象: 工件在使用一段时间后发生尺寸或形状变化。
1、根本成因: 淬火后组织中保留的过量残余奥氏体不稳定,在服役受力或环境温度变化下,逐步转变为马氏体,引起体积变化。
2、解决方案:
充分进行“脱稳处理”: 确保在淬火加热前有足够的保温时间,使奥氏体中的碳和合金元素充分析出,降低其稳定性,从而减少最终残余奥氏体含量。
采用深冷处理: 淬火后将被处理的工件置于零下低温(如-70°C至-196°C),可以促使绝大部分残余奥氏体转变为马氏体,显著提高尺寸稳定性和硬度。
三、典型问题三:硬度不足
问题现象: 淬火回火后硬度达不到技术要求。
1、根本成因:
脱稳处理不当: 加热温度过低或保温时间不足,导致奥氏体稳定性过高,淬火后大量保留。
淬火冷却速度不足: 未能成功抑制珠光体转变,得到非马氏体组织。
回火工艺错误: 回火温度过高,导致马氏体过度分解,硬度下降。
2、解决方案:
量身定制工艺: 根据铸件的具体碳含量和铬碳比(Cr/C) 来精确计算和设定脱稳处理的温度与时间。
验证冷却能力: 确保淬火介质有足够的冷却速度,且工件能均匀冷却。
优化回火参数: 采用二次回火或低温回火,在消除应力的同时,避免硬度过度衰减。
四、质量控制要点:
成功的热处理离不开严格的质量控制。
建议企业:
① 对每批原材料进行成分分析,以此微调工艺;
② 对首件产品进行金相分析,检验碳化物形态、马氏体及残余奥氏体含量;
③ 定期校验热处理设备的炉温均匀性。
通过这些措施,方能稳定生产出高性能、长寿命的高铬铸铁件。
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