Feinguss-Gießerei |Sandguss

Gussteile aus Edelstahl, Grauguss, Gusseisen mit Kugelgraphit

Wärmebehandlung von verschleißfesten (abriebfesten) Stahlgussteilen

Verschleißfester (oder abriebfester) Stahlguss bezieht sich auf Stahlguss mit guter Verschleißfestigkeit.Nach chemischer Zusammensetzung wird es in unlegierten, niedriglegierten und legierten verschleißfesten Stahlguss unterteilt.Es gibt viele Arten von verschleißfesten Stählen, die sich grob in hochmanganhaltige Stähle, mittel- und niedriglegierte verschleißfeste Stähle, Chrom-Molybdän-Silizium-Mangan-Stähle, kavitationsfeste Stähle, verschleißfeste Stähle, und spezieller verschleißfester Stahl.Einige allgemeine legierte Stähle wie rostfreier Stahl, Lagerstahl, legierter Werkzeugstahl und legierter Baustahl werden unter bestimmten Bedingungen auch als verschleißfester Stahl verwendet.

Mittel- und niedriglegierte verschleißfeste Stähle enthalten in der Regel chemische Elemente wie Silizium, Mangan, Chrom, Molybdän, Vanadium, Wolfram, Nickel, Titan, Bor, Kupfer, Seltene Erden usw. Die Laufbuchsen vieler großer und mittlerer Kugeln Mühlen in den Vereinigten Staaten bestehen aus Chrom-Molybdän-Silizium-Mangan- oder Chrom-Molybdän-Stahl.Die meisten Mahlkugeln in den Vereinigten Staaten bestehen aus Chrom-Molybdän-Stahl mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt.Für Werkstücke, die unter relativ hohen Temperaturen (z. B. 200 ~ 500 ℃) abrasiven Verschleißbedingungen arbeiten oder deren Oberflächen aufgrund von Reibungswärme relativ hohen Temperaturen ausgesetzt sind, Legierungen wie Chrom-Molybdän-Vanadium, Chrom-Molybdän-Vanadium-Nickel oder Chrom-Molybdän-Vanadium-Wolfram kann verwendet werden.

Abrieb ist ein Phänomen, bei dem das Material auf der Arbeitsfläche eines Objekts kontinuierlich zerstört wird oder durch Relativbewegung verloren geht.Unterteilt durch den Verschleißmechanismus kann der Verschleiß in abrasiven Verschleiß, adhäsiven Verschleiß, Korrosionsverschleiß, Erosionsverschleiß, Kontaktermüdungsverschleiß, Schlagverschleiß, Reibverschleiß und andere Kategorien unterteilt werden.Im industriellen Bereich machen abrasiver Verschleiß und adhäsiver Verschleiß den größten Anteil an Verschleißausfällen an Werkstücken aus, und Verschleißausfälle wie Erosion, Korrosion, Ermüdung und Reibverschleiß treten tendenziell beim Betrieb einiger wichtiger Komponenten auf, so dass sie immer mehr werden und mehr Aufmerksamkeit.Unter Arbeitsbedingungen treten oft mehrere Verschleißformen gleichzeitig oder nacheinander auf, und das Zusammenspiel von Verschleißschäden nimmt eine komplexere Form an.Die Bestimmung der Art des Verschleißbruchs des Werkstücks ist die Grundlage für die sinnvolle Auswahl bzw. Entwicklung verschleißfester Stähle.

Außerdem ist der Verschleiß von Teilen und Komponenten ein systemtechnisches Problem.Es gibt viele Faktoren, die den Verschleiß beeinflussen, einschließlich Arbeitsbedingungen (Last, Geschwindigkeit, Bewegungsmodus), Schmierbedingungen, Umweltfaktoren (Feuchtigkeit, Temperatur, Umgebungsmedien usw.) und Materialfaktoren (Zusammensetzung, Organisation, mechanische Eigenschaften), Oberfläche Qualität und physikalische und chemische Eigenschaften der Teile.Änderungen in jedem dieser Faktoren können das Ausmaß des Verschleißes und sogar den Verschleißmechanismus verändern.Es ist ersichtlich, dass der Materialfaktor nur einer der Faktoren ist, die den Verschleiß des Werkstücks beeinflussen.Um die Verschleißfestigkeit von Stahlteilen zu verbessern, muss am gesamten Reibungs- und Verschleißsystem unter bestimmten Bedingungen angesetzt werden, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Querschnittsstruktur von Fe-Mn-C-Stahl

1. Lösungsglühbehandlung (Wasserhärtungsbehandlung) von verschleißfesten Stahlgussteilen mit hohem Mangangehalt

Es gibt eine große Anzahl ausgeschiedener Karbide in der Gussstruktur des verschleißfesten Hochmanganstahls.Diese Carbide verringern die Zähigkeit des Gussstücks und machen es während des Gebrauchs leicht zu brechen.Der Hauptzweck des Lösungsglühens von Gussstücken aus Hochmanganstahl besteht darin, Karbide in der Gussstruktur und an den Korngrenzen zu eliminieren, um eine einphasige Austenitstruktur zu erhalten.Dies kann die Festigkeit und Zähigkeit von Stahl mit hohem Mangangehalt verbessern, so dass Gussteile aus Stahl mit hohem Mangangehalt für einen breiteren Bereich von Bereichen geeignet sind.

Das Lösungsglühen von verschleißfesten Hochmanganstahl-Gussteilen lässt sich grob in mehrere Schritte unterteilen: Erhitzen der Gussstücke auf über 1040°C und Halten für eine angemessene Zeit, damit die darin enthaltenen Karbide vollständig im Einphasen-Austenit gelöst werden ;dann schnell abkühlen, erhalten Austenit-Mischkristallstruktur.Diese Lösungsbehandlung wird auch Wasserhärtungsbehandlung genannt.

Einzelne austanitische Struktur ×500

(1) Temperatur der Wasserhärtungsbehandlung

Die Wasserhärtetemperatur hängt von der chemischen Zusammensetzung des Hochmanganstahls ab, normalerweise 1050℃-1100℃.Hochmanganhaltige Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt oder hohem Legierungsgehalt (wie z. B. ZG120Mn13Cr2-Stahl und ZG120Mn17-Stahl) sollten die Obergrenze der Wasserhärtetemperatur einnehmen.Eine übermäßig hohe Wasserzähigkeitstemperatur verursacht jedoch eine starke Entkohlung auf der Oberfläche des Gussstücks und ein schnelles Wachstum der Hochmanganstahlkörner, was die Leistung des Hochmanganstahls beeinträchtigt.

(2) Erwärmungsrate der Wasserhärtungsbehandlung

Die Wärmeleitfähigkeit von Manganstahl ist schlechter als die von allgemeinem Kohlenstoffstahl.Gussteile aus Hochmanganstahl haben eine hohe Spannung und können beim Erhitzen leicht brechen, daher sollte die Heizrate entsprechend der Wandstärke und Form des Gussteils bestimmt werden.Gussteile mit geringer Wandstärke und einfachem Aufbau können generell schneller aufgeheizt werden;Gussstücke mit größerer Wandstärke und komplexer Struktur sollten langsam erwärmt werden.Um die Verformung oder Rissbildung des Gussteils während des Erwärmungsprozesses zu verringern, wird es im eigentlichen Wärmebehandlungsprozess im Allgemeinen auf etwa 650 ° C erhitzt, um den Temperaturunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite des Gussteils und der Temperatur zu verringern Der Ofen ist gleichmäßig und steigt dann schnell auf die Wasserhärtetemperatur an.

(3) Haltezeit der Wasserhärtungsbehandlung

Die Haltezeit der Wasserhärtungsbehandlung hängt hauptsächlich von der Wandstärke des Gussstücks ab, um die vollständige Auflösung von Karbiden in der Gussstruktur und die Homogenisierung der Austenitstruktur sicherzustellen.Unter normalen Umständen kann sie berechnet werden, indem die Haltezeit pro 25 mm Wanddickenzunahme um 1 Stunde erhöht wird.

(4) Kühlen der Wasserhärtungsbehandlung

Der Kühlprozess hat einen großen Einfluss auf den Leistungsindex und die Struktur des Gussstücks.Während der Wasserhärtungsbehandlung sollte die Temperatur des Gussstücks vor dem Eintritt ins Wasser über 950 °C liegen, um zu verhindern, dass Karbide wieder ausfallen.Aus diesem Grund sollte die Zeitspanne zwischen dem Ausgießen aus dem Ofen und dem Betreten des Wassers 30 Sekunden nicht überschreiten.Die Wassertemperatur sollte unter 30°C liegen, bevor der Guss ins Wasser kommt, und die maximale Wassertemperatur nach dem Eintritt ins Wasser sollte 50°C nicht überschreiten.

(5) Carbid nach Wasserhärtungsbehandlung

Wenn nach der Wasserhärtungsbehandlung die Carbide in dem Hochmanganstahl vollständig eliminiert sind, ist die zu diesem Zeitpunkt erhaltene metallographische Struktur eine einzelne Austenitstruktur.Eine solche Struktur ist aber nur bei dünnwandigen Gussstücken zu erzielen.Im Allgemeinen ist eine geringe Menge an Karbiden in den Austenitkörnern oder an den Korngrenzen zulässig.Ungelöste Karbide und ausgeschiedene Karbide können durch Wärmebehandlung wieder beseitigt werden.Jedoch sind eutektische Carbide, die aufgrund einer übermäßigen Erwärmungstemperatur während der Wasserhärtungsbehandlung ausgeschieden werden, nicht akzeptabel.Denn das eutektische Karbid kann durch Wärmebehandlung nicht wieder entfernt werden.

 

2. Ausscheidungsverstärkende Wärmebehandlung von verschleißfesten Stahlgussteilen mit hohem Hangangehalt

Die ausscheidungsverfestigende Wärmebehandlung von verschleißfestem Hochmanganstahl bezieht sich auf die Zugabe einer bestimmten Menge an karbidbildenden Elementen (wie Molybdän, Wolfram, Vanadium, Titan, Niob und Chrom) durch Wärmebehandlung, um eine bestimmte Menge und Größe zu erhalten Hochmanganstahl Die zweite Phase der dispergierten Karbidpartikel.Diese Wärmebehandlung kann die Austenitmatrix stärken und die Verschleißfestigkeit von Hochmanganstahl verbessern.

Ausscheidungsverfestigende Wärmebehandlung von verschleißfesten Stahlgussteilen mit hohem Hangangehalt

3. Wärmebehandlung von verschleißfesten Stahlgussteilen mit mittlerem Chromgehalt

Der Zweck der Wärmebehandlung von verschleißfesten Stahlgussteilen mit mittlerem Chromgehalt besteht darin, eine martensitische Matrixstruktur mit hoher Festigkeit, Zähigkeit und hoher Härte zu erhalten, um die Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit der Stahlgussteile zu verbessern.

Verschleißfester Stahl mit mittlerem Chromgehalt enthält mehr Chromelemente und hat eine höhere Härtbarkeit.Daher ist die übliche Wärmebehandlungsmethode: nach 950 ℃ - 1000 ℃ Austenitisierung, dann Abschreckbehandlung und rechtzeitige Anlassbehandlung (normalerweise bei 200 - 300 ℃).

 

4. Wärmebehandlung von verschleißfesten Gussteilen aus niedriglegiertem Stahl

Verschleißfeste Gussteile aus niedriglegiertem Stahl werden je nach Legierungszusammensetzung und Kohlenstoffgehalt durch Abschrecken in Wasser, Abschrecken in Öl und Luftabschrecken behandelt.Perlitischer verschleißfester Stahlguss nimmt eine normalisierende + anlassende Wärmebehandlung an.

Um eine Martensitmatrix mit hoher Festigkeit, Zähigkeit und Härte zu erhalten und um die Verschleißfestigkeit von Stahlgussteilen zu verbessern, werden verschleißfeste niedriglegierte Stahlgussteile üblicherweise bei 850–950°C abgeschreckt und bei 200–300°C angelassen .

 

Die Stahlstruktur mit hohem Mn-Gehalt bei Raumtemperatur mit verschiedenen Kühlmethoden
Der Einfluss der Haltezeit auf die Tiefe der entkohlten Schicht
Veränderungen von Kohlenstoff und Mangan in Stahl mit hohem Mangangehalt nach 2-stündigem Halten bei 1100℃

Postzeit: 07.08.2021