高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点

经验交流　

《铸造技术》12/2005

图2　采用覆盖剂保护熔炼浇注的镁合金试样

Fig.2　Magnesium alloy specimen with covering agent

protecting during melting

图3　试样的SEM 断口形貌

Fig.3　Fractography of the specimen

平面应变条件下做低能量撕裂的断口,说明材料有较好的塑性。在该合金试样的断口上未发现明显的气缩孔,说明该合金试样较为致密。浇注成功与新模具的浇注方式,补缩与渣流冒口有关。3　室温力学性能

加入Sr 和稀土元素Y 和Nd 后,AM60B 镁合金的屈服强度和抗拉强度均得到改善,屈服强度达到了82.92M Pa ,比AM60B 镁合金提高了32%,断裂强度

为211.20M Pa ,比AM60B 镁合金提高了24%。4　结论

(1)采用覆盖剂保护熔炼,制备了较为致密、合格

的AM60B 及AM60B +(Sr ,Y ,Nd )合金试样。

(2)加入元素Sr 和稀土元素Y 、Nd 后,AM60B

镁合金的屈服强度和抗拉强度均得到改善,试样具有较好的塑性。

参考文献

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Potential[J ].Mater.Sci.Eng.,2001,(302):37245.[2]　王渠东,曾小勤,吕宜振,等.高温铸造镁合金的研究与应

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[J ].特种铸造及有色合金,2001(1):41243.收稿日期:2005205220; 修订日期:2005210224

作者简介:袁建路(19672　

),河北石家庄人,副教授.研究方向:金属成形工艺的研究.

高锰钢与超高锰钢铸件生产技术要点

李德臣

(沈阳新科龙铸造材料厂,辽宁沈阳110021)

Mai n Poi nt s f or Hi g h S t e el a n d S up e r Ma n ga ne s e s S t e el of Pr o d uc ti v e Te c h ni q ue

LI De 2chen

(Shengyang X inK eLong Foundry Materials Works ,Shenyang 110021,China )中图分类号:T G269 文献标识码:B 文章编号:100028365(2005)1221168202

在高能量冲击的工作条件下,高锰钢与超级高锰钢铸件的应用范围是广阔的。许多铸造厂,对生产此类钢种铸件缺乏必要的认识。现对具体操作做简要的说明,供生产者参考。1　化学成分

高锰钢按照国家标准分为5个牌号(见G BS

T568021998),主要区别是碳的含量,其范围是0.75%

～1.45%。受冲击大者,碳量低。锰含量在11.0%～14.0%之间,一般不应低于13%。超高锰钢尚无国

标,但锰含量应大于18%。硅含量的高低,对冲击韧度影响较大,故应取下限,以不大于0.5%为宜。低磷低硫是最基本的要求,由于高的锰含量自然起到脱硫

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经验交流

作用,故降磷是最要紧的,设法使磷低于0.07%。铬是提高抗磨性的,一般在2.0%左右。

2　炉料

入炉材料是由化学成分决定的。主要炉料是优质碳素钢(或钢锭)、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及高锰钢回炉料。这里特别提醒的是有人认为只要化学成分合适,就可以多用回炉料。这个认识是有害的。某些厂之所以产品质量不佳,皆出于此。不仅高锰钢、超高锰钢,凡是金属铸件,绝不可以过多的使用回炉料,回炉料不应超过25%。那么,回炉料过剩该如何?只要把废品率降到最低,回炉料就不会过剩。

3　熔炼

这里着重讲加料顺序,无论用中频炉,还是电弧炉熔炼,总是先熔炼碳素钢,而各类锰铁和其它贵重合金材料,要分多次,每次少量入炉,贵重元素在最后加入,以减少烧损。料块应尽量小些,以50～80mm为宜。熔清后,炉温达到1580～1600℃时,要脱氧、脱氢、脱氮,可用铝丝,也可用Si2Ca合金或SiC等材料。将脱氧剂一定压到炉内深处。金属液面此时用覆盖剂盖严,隔断外界空气。还要镇静一段时间,使氧化物、夹杂物有充足时间上浮。然而,不少企业,只将铝丝甚至铝屑,撒在金属液面上,又不加覆盖,岂不白白浪费!在此期间,及时用中碳锰铁来调整锰与碳的含量。

钢液出炉前,将浇包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出炉期间用V2Fe、Ti2Fe、稀土等多种微量元素做变质处理,是使一次结晶细化的必要手段,它对产品性能影响是至关重要的。

4　炉衬与造型材料

要延长炉令,当分清钢种与炉衬的属性。锰钢属碱性,炉衬当然选用镁质材料。捣打炉衬要轮番周而复始换位操作。添加炉衬材料不可过厚,每次80mm 左右为宜,捣毕要低温长时间烘烤。如提高生产效率,笔者建议采用成型坩埚(沈阳力得厂和恒丰厂均有成品出售),从拆炉到装成,不用1h,即可投入生产,同时成型坩埚对防穿炉大有裨益。当然,炉令的长短与操作者大有关系。不少操作者像掷铅球的运动员一样,把炉料从三四米之外投入炉内,既不安全又伤炉令,应将炉料置于炉口旁预热,然后用夹子慢慢地将炉料顺炉壁放入。

造型材料和涂料也应与金属液属性相一致,或者用中性材料(如铬铁矿砂、棕刚玉等)。若想获得一次结晶细化的基体,采用蓄热量大的铬铁矿砂是正确的,尤其是消失模生产厂,用它将克服散热慢的缺点。

5　铸造工艺设计

锰钢的特点是凝固收缩大,散热性差,据此,在工艺设计中铸造收缩率取2.5%～2.7%,铸件越长大、越应取上限。型砂与砂芯的退让性一定要好。浇注系统采取开放式。多个分散的内浇道从铸件的薄壁处引入,且成扁而宽的喇叭状,靠近铸件处的截面积大于与横浇道相联的截面积,使金属液快速平稳地注入铸型,防止整个铸型内的温差过大。冒口直径要大于热节直径,紧靠热节,高度是直径的2.5～3.0倍,必须采用热冒口甚至浇冒合一,让充足的高温金属液来补足铸件在凝固收缩时之空位。将直浇道、冒口位于高处(砂箱有5～8°的斜度)也是正确的。浇注时尽可能低温快浇。一旦凝固,要及时松砂箱。聪明的设计师总是善于利用冷铁,包括内冷铁和外冷铁,它既细化一次结晶,消除缩孔、缩松,又提高工艺出品率,当然,适宜的用量和规格是应考虑的。内冷铁要干净、易熔,用量以少为宜。外冷铁的三维尺寸与被冷却物的三维尺寸为0.6～0.7倍的函数关系。过小不起作用,过大造成铸件开裂。铸件在型内要长时间保温,直到低于200℃再开箱。

6　热处理

热处理开裂,是低温阶段升温过快所致。故正确的操作是350℃以下,升温速度<80℃/h,750℃以下,<100℃/h,且有不同时期的保温。至>750℃时,铸件内呈塑性状态,可以快速升温了。至1050℃时根据铸件的厚度确定保温时间,然后再升到1100℃以上。给出炉降温留有余地然后尽快入水。高温时升温太慢,保温时间太短,出炉后到入水时间间隔过长(不应>0.5min),这一切都影响铸件质量。超高锰钢还要有炉内降温和再次升高温的过程,即两次升高温过程。水温与水量也影响到铸件质量。入水温度应<30℃,淬火后,水温<50℃,水量应不少于铸件重量的8倍。冷水从池下部进入,温水从池顶面流出。铸件在水池中要三个方向不停地移动。

7　切割与焊接

因为锰钢热传导性能差,所以在切割浇冒口时应十分注意。最好将铸件置于水中,被切割部分露在水外,切割时留一定量的茬,热处理后磨掉。

不少厂,焊接和焊补成为必然。选用奥氏体基的锰镍焊条(D256或D266型),规格细长, 3.2mm×350mm,外层药皮为碱性。操作时采用小电流,弱电

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