Proceso de tratamiento térmico y prevención de grietas de acero con alto contenido de manganeso

1. Cómo prevenir grietas en piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso

1). Diseño estructural de piezas fundidas.

Los problemas estructurales, como una diferencia demasiado grande en el espesor de la pared de las piezas fundidas, una transición inadecuada del espesor de la pared y una transición de filete demasiado pequeña de las piezas fundidas, son propensos a agrietarse.Por lo tanto, el diseño de la fundición debe combinarse estrechamente con el proceso de fundición para evitar un diseño de fundición irrazonable.Por ejemplo, puede cambiar la sección transversal '+' a una sección transversal en forma de 'T', etc.

2). Diseño del proceso de fundición (incluidos varios factores del proceso y sistema de vertido)

Entre los diversos factores en el proceso de fundición, el más importante es la concesión del molde de fundición, seguido del diseño irrazonable de la caja de arena.Por ejemplo, los refuerzos de las cajas pueden provocar grietas si dificultan la contracción.Por tanto, debe existir una cierta distancia entre los refuerzos del cajón y las piezas de fundición y contrahuellas.

Si el sistema de compuerta está diseñado incorrectamente, varias compuertas que se introducen por separado a menudo se agrietan en la conexión con las compuertas porque dificultan la contracción de la pieza fundida.Cabe señalar en particular que a la entrada de la pieza fundida, la temperatura local es elevada y ésta finalmente solidifica.Dado que no se obtiene una alimentación insuficiente, la tensión de contracción hace que la pieza fundida se agriete, por lo que la alimentación ascendente generalmente se proporciona en la entrada.

3). Configuraciones de elevador y enfriador para piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso

El ajuste de las contrahuellas de las piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso se basa en el principio de no utilizar contrahuellas superiores ordinarias, porque es fácil causar grietas al cortar las contrahuellas con llama de acetileno.Por lo tanto, es mejor utilizar contrahuellas laterales y contrahuellas de fácil corte.Las contrahuellas se suelen quitar con un martillo.Las piezas fundidas están provistas de elevadores para alimentar las juntas calientes de modo que las piezas fundidas no produzcan cavidades por contracción ni porosidad por contracción.Esta es una medida eficaz para prevenir grietas internas.Sin embargo, el ajuste del tubo ascendente también produce uniones calientes por contacto, por lo que se deben coordinar adecuadamente otras medidas del proceso.Si el hierro frío se usa racionalmente, puede prevenir grietas internas y externas.

El hierro frío puede ajustar la velocidad de solidificación de cada parte de la pieza fundida y puede provocar que los defectos de la pieza fundida se muevan.Al cooperar con el tubo ascendente, puede ampliar el rango de alimentación del mismo.Sin embargo, el uso inadecuado de hierro frío, como el uso de hierro frío doblado y deformado, a menudo causa grietas en la pieza fundida debido a una velocidad de solidificación desigual dentro del rango de longitud inadecuado del hierro frío.Los grandes intervalos entre planchas frías también pueden provocar grietas.Las piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso son muy sensibles a esto, por lo que se debe prestar especial atención al diseño del proceso.

4). Composición química y proceso de fundición.

En el acero con alto contenido de manganeso, el carbono y el fósforo tienen el mayor impacto en la generación de grietas.Cuanto mayor sea el contenido de carbono, mayor será la probabilidad de que la pieza se agriete.

También se debe prestar atención al impacto de la reducción y el refinado del acero fundido en las grietas en las piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso.Durante el proceso de fundición de acero con alto contenido de manganeso, la suma de FeO+MnO en la escoria debe controlarse estrictamente para que no exceda el 1,2%, porque a medida que aumenta la suma de FeO+MnO en la escoria, el FeO+MnO en el acero fundido debe también aumentar.La precipitación en los límites de los granos hará que el acero se vuelva quebradizo.

Controlar la temperatura de vertido y la temperatura de desembalaje también es una medida eficaz para prevenir grietas en piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso.A medida que aumenta la temperatura de vertido, aumenta la tensión de contracción de la pieza fundida.Más importante aún, los granos se vuelven gruesos y los cristales columnares se vuelven serios, lo que debilita enormemente la resistencia del acero.Además, las piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso no deben empaquetarse cuando estén al rojo vivo y deben exponerse al aire para un enfriamiento rápido.En cambio, conviene enfriarlos lentamente en el molde.Para piezas fundidas complejas, la temperatura debe reducirse a aproximadamente 200 °C antes de empacarlas.

5). Proceso de tratamiento térmico

Si la diferencia de temperatura entre la temperatura del horno y la de la pieza fundida es adecuada al cargar el horno es un factor importante en la aparición de grietas.Después de colocar la pieza fundida en el horno, se debe calentar uniformemente durante 1 a 1,5 horas antes de calentarla, para que la pieza fundida pueda calentarse lentamente.La velocidad de calentamiento a baja temperatura (por debajo de 650°C) es la clave para las grietas.Generalmente, la velocidad de calentamiento de piezas fundidas más complejas no debe exceder los 50°C/h, de lo contrario las piezas fundidas son propensas a agrietarse.

2.Cómo realizar el tratamiento térmico de acero con alto contenido de manganeso.

1). Propósito del tratamiento térmico con solución sólida de piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso resistentes al desgaste:

Los carburos dentro de los granos y los límites de los granos en la estructura fundida se eliminan para obtener una estructura de austenita monofásica, que mejora la resistencia y tenacidad del acero con alto contenido de manganeso y amplía su alcance de aplicación.Para eliminar los carburos en su estructura fundida, el acero debe calentarse a más de 1040 °C y mantenerse durante un tiempo adecuado para que los carburos se disuelvan completamente en austenita monofásica y luego enfriar rápidamente para obtener una solución sólida de austenita. estructura.Este tratamiento térmico en solución también se denomina tratamiento de endurecimiento por agua.

Hay una gran cantidad de carburos precipitados en la estructura fundida del acero con alto contenido de manganeso resistente al desgaste y endurecido con agua, por lo que su tenacidad es baja y es fácil de romper durante el uso.

A.Temperatura del tratamiento de endurecimiento con agua.

La temperatura de endurecimiento del agua depende de la composición del acero con alto contenido de manganeso.Generalmente es 1050 ~ 1100 ℃.El acero con alto contenido de manganeso con alto contenido de carbono o alto contenido de aleación debe tener el límite superior de temperatura de endurecimiento por agua, como el acero ZGMnl3 y el acero GXl20Mnl7.Sin embargo, una temperatura de endurecimiento por agua excesivamente alta provocará una descarburación severa de la superficie de fundición y hará que los granos del acero con alto contenido de manganeso crezcan rápidamente, afectando el rendimiento del acero con alto contenido de manganeso.

B.Velocidad de calentamiento

El acero con alto contenido de manganeso tiene una conductividad térmica más pobre que el acero al carbono ordinario.Las piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso tienen una mayor tensión y son propensas a agrietarse cuando se calientan.Por lo tanto, la velocidad de calentamiento debe determinarse de acuerdo con el espesor de la pared y la forma de la pieza fundida.Generalmente, las piezas fundidas simples de paredes delgadas se pueden calentar a un ritmo más rápido, mientras que las piezas fundidas de paredes gruesas deben calentarse lentamente.Para reducir la deformación o el agrietamiento de las piezas fundidas durante el proceso de calentamiento, a menudo se utiliza en la producción un proceso de precalentamiento a alrededor de 650 °C para reducir la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de las piezas fundidas de paredes gruesas, hacer que la temperatura en el Horno uniforme y luego súbalo rápidamente a la temperatura de dureza del agua.

C.manteniendo el tiempo

El tiempo de retención depende principalmente del espesor de la pared de la pieza fundida para asegurar la completa disolución de los carburos en la estructura fundida y la homogeneización de la austenita.Por lo general, el tiempo de conservación del calor se puede calcular en función del espesor de la pared de fundición de 25 mm y 1 hora de conservación del calor.

D.Enfriarse

El proceso de enfriamiento tiene un gran impacto en los indicadores de desempeño y el estado organizacional de las piezas fundidas.

Durante el tratamiento de endurecimiento con agua, la temperatura de la pieza fundida antes de entrar al agua debe ser superior a 950 °C para evitar que los carburos vuelvan a precipitar.

El horno de tratamiento térmico tipo carro multiusos se utiliza para el tratamiento de endurecimiento de acero con alto contenido de manganeso.Cuando las piezas fundidas ingresan al agua, comúnmente se usan métodos de enfriamiento de canasta colgante o de volcado automático.El primero puede causar fácilmente la deformación de piezas grandes y piezas de paredes delgadas con formas complejas, y también es difícil sacar las piezas fundidas del estanque después del enfriamiento.Este último es fácil de sacar las piezas fundidas después del enfriamiento, pero la canasta colgante consume mucho dinero.

2). Tratamiento térmico con calor residual de piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso resistentes al desgaste:

Para acortar el ciclo de tratamiento térmico, el calor residual de la fundición se puede utilizar para endurecer el acero con alto contenido de manganeso.El proceso es el siguiente: la pieza fundida se saca del molde a 1100~1180°C.Después de retirar el núcleo y limpiar con arena, la temperatura de fundición se deja enfriar a 900~1000°C y luego se coloca en un horno calentado a 1050~1080°C y se mantiene durante 3~5 horas.Después del enfriamiento con agua.Este proceso de tratamiento simplifica el proceso de tratamiento térmico, pero existen ciertas dificultades en las operaciones de producción.

3). Tratamiento térmico de refuerzo por precipitación de piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso resistentes al desgaste:

El propósito del tratamiento térmico de refuerzo por precipitación del acero con alto contenido de manganeso resistente al desgaste es obtener una cierta cantidad y tamaño de acero con alto contenido de manganeso mediante tratamiento térmico añadiendo una cantidad adecuada de elementos formadores de carburo (como molibdeno, tungsteno, vanadio, titanio, niobio y cromo).La distribución dispersa de partículas de segunda fase de carburo fortalece la matriz de austenita y mejora la resistencia al desgaste del acero con alto contenido de manganeso.Este método de tratamiento térmico es más caro y el proceso más complicado.