抗磨铸件生产中须严控的“三大工艺参数”

朴东学 热加工行业论坛 今天

      抗磨铸件生产中须严控的“三大工艺参数”

1、抗磨材料的熔炼温度、时间与波动范围对抗磨材料熔液质量和稳定性的影响

抗磨材料的熔炼温度和时间与波动范围，将影响，一是熔液的成分、流动性、粘度、表面张力、夹杂物上浮能力等质量指标与其波动范围；二是熔液与炉衬和大气接触起反应的温度和时间与波动范围；三是合金元素氧化与形成夹杂物倾向和波动范围；四是熔液纯净化程度和波动范围（夹杂物含量和级别及尺寸，其形状和分布等）；五是炉内所实施的改善熔液质量的工艺，如“一次孕育+变质处理工艺”、沉淀脱氧和终脱氧、多次造适宜活度的炉渣和多扒渣、及时造保护渣、炉底吹氩气等工艺措施与其效果的稳定性等。因此生产中结合抗磨材料特性，优化确定其最佳熔炼温度和时间（指熔液呈现最佳冶金质量和物化特性时的温度和时间），最大限度的减少其波动范围＜10℃，包括同一炉次多次出炉和不同炉次的同一种材料的熔炼温度，是十分重要须严控的工艺参数之一，是决定熔液质量和稳定性的首当其冲的第一个工艺参数，应给予足够重视，以确保为抗磨铸件提供冶金质量和物化特性优异且稳定的优质熔液。

2、抗磨材料的浇铸温度、时间与波动范围对铸件凝固组织和铸态铸造质量及稳定性的影响

研究和生产实践表明，生产中优化确定抗磨铸件的最佳浇注温度和时间（指铸件呈现理想凝固组织和最佳铸造质量时的浇注温度和时间），严控其波动范围时，随着其波动范围的减少，一是熔液成分的均匀性、流动性、充型能力、凝固速率、补缩能力等就越优异且其波动范围就越小，越利于得到理想凝固组织（指的是组织组成和含量及物化特性优异）和健全化的铸件（指的是宏观和微观铸造缺陷少）且减少其波动范围；二是在浇注和充型及凝固过程中熔液与大气、与型砂（芯砂）接触温度 和起反应温度及时间就越适宜且减少其波动范围，越利于提高铸件纯净化程度（指的熔液被污染机会减少降低夹杂物含量）。同时越有利于保持完整近净化的型腔，有效的提高铸件近净化程度和其波动范围（指的是表面Ra 冷隔 浇不足 缺肉 夹渣 多肉 粘砂等、CT、几何形状和轮廓的清晰度等）；三是熔液被过冷的波动范围就越少，越利于得到熔液凝固时有效改变其生成形核条件和晶体成长条件，增加其形核数量和密度，抑制晶体沿不同晶向成长速度等越保持相一致等，为获得理想的凝固组织和铸态铸造质量优异且稳定的优质铸件创造有利条件，铸件将呈现最佳铸造艺术魅力。当其温度和时间偏高或偏低其波动范围偏大时，则显著恶化凝固组织和铸态铸件铸造的质量和其稳定性。因此生产中结合抗磨材料和铸件结构的特点，优化确 定其最佳浇注温度和时间，最大限度的减少其波动范围＜10℃（奥氏体锰钢＜5℃），包括同一炉次多次出炉和不同炉次的同一类铸件的浇注温度和时间，是十分 重要须严控的工艺参数之一，是决定铸件凝固组织和铸态铸造质量的第二个工艺参数，应给予足够重视，为抗磨铸件最终热处理工艺的顺利实施，提供凝固组织理想 和铸态铸造质量优质且其质量稳定的优质铸件。生产中充型良好的前提下，尽可能要采用低温快速平稳充型的浇注工艺工。

3、抗磨铸件最终热处理工艺参数与波动范围（奥氏体化温度、保温时间、冷却速率、冷却均匀性）对铸件最终使用态质量和稳定性的影响

众所周知在抗磨铸件生产中，优化确定其最佳最终热处理工艺参数（指铸件最终组织和铸造质量呈现最佳时的工艺参数），严控其波动范围时，随着其波动范围的减少，一是铸件各部位温度与成分、组织与性能的均匀化、奥氏体过饱和与稳定程度就越适宜且其波动范围就越小，相变再结晶后其组织组成和含量及特性就越理想，为抗磨铸件各部位成分+组织+性能均匀化、提高基体显微硬度与电极电位和抗磨性与耐蚀性、细化组织（除奥氏体锰钢外）与同体积含量夹杂物，改善其形状和分布等创造有利条件；二是铸件表面氧化与脱碳及变形就越少（无或轻微氧化或无脱碳、无或轻微变形），为保持与铸态近净化程度相近的表面质量创造有利条件等，利于提高铸件健全化和近净化及纯净化程度，将呈现最佳铸造艺术魅力。当其奥氏体化的温度偏高或偏低其波动范围偏大时，则显著恶化铸件最终使用态组织组成和含量及特性，恶化最终使用态铸件的质量。因此生产中结合抗磨材料和铸件结构特点，优化确定其最佳奥氏体化温度和冷却速率及冷却均匀性，最大限度的减少其波动范围＜10℃，包括同一炉次和不同炉次的同一类铸件的奥氏体化温度+保温时间+冷却速率+冷却均匀性，是十分重要须严控的工艺参数之一，是决定抗磨铸件 最终使用态质量的第三个工艺参数，应给予足够重视。建议炉膛各部位温差＞10℃的热处理炉不得再使用（该淘汰）。

综上所述不难看出，生产中结合抗磨材料的特性，如成分、熔点、液相线温度、Ac1、Ac3等；结合铸件结构特点，如尺寸大小、壁厚差异、形状复杂程度等；结合生产条件，如原辅材料（炉料）、炉衬、包衬的质量（纯洁度和清洁度）、热处理 炉质量，如保温、隔热、密封性、炉膛各部位温差等；结合生产方式，如熔液出炉次数、浇注方式与浇注时间、热处理炉内铸件装入和出炉方式及冷却方式等；结合技术要求与验收条件，如铸件力学性能、近净化和健全化及纯净化的要求等，优化确定生产中须严控的最佳工艺参数“三大工艺参数”并最大限度的减少其波动范 围，是十分必要十分重要，是获得质量优异且稳定的优质抗磨铸件前提和保障。只有这样方能获得质量品位高、商品价高、有竞争力和占领市场能力，使用性能和经济效益及社会效益良好的质量优异且稳定的优异的优质抗磨铸件，因此在生产中应给予足够重视。

作者：沈阳铸造研究所    朴东学  

来源：中国铸造协会耐磨材料与铸件分会