高锰钢件消失模铸态直接水韧处理

高锰钢浇注和水韧工艺参数

一：结晶组织对高锰钢性能的影响

粗大的柱状晶组织必然伴随有枝晶间的显微缺陷，如显微疏松。也会伴随有较高程度的化学偏析，使力学性能和耐磨性降低。再有就是铸态组织中碳化物形貌和分布特征受一次结晶组织粗细的影响，初晶组织细则它也细。碳化物虽然在热处理时可以溶解、但粗大的碳化物往往使热处理后奥氏体晶界的致密度降低，且奥氏体基体内化学成分不均匀，使力学性能降低。固此一次结晶组织对高锰钢的性能影响是很大的！

1）浇铸温度对一次结晶和机械性能的影响：

浇铸温度/℃一次结晶组织特征σb／ＭＰａａ

Ｋ／Ｊ。Ｃｍ

２1460 细等轴晶392.27 166.71

1550 等轴晶372.65 127.49

1620 柱状晶362.84 58.84

2）浇铸温度和载面厚度对晶区比例的影响：

浇铸温度

/℃

等轴晶区占高度/％柱状晶区占高度/％120mm载面60mm载面120mm载面60mm载面

1550 32~35 14~16 48~50 28~30 1450 38~42 22~24 32~35 10~12 1400 73~75 100 20~22 ——

3）浇铸温度对力学性能的影响：

浇铸温度

/℃

力学性能

σb／ＭＰａδ/％φ/％ａＫ／Ｊ。Ｃｍ２

1310~1360 715.88 23.0 22.2 215.75 1360~1410 630.57 17.0 22.5 140.24 由此可知浇铸温度对高锰钢的力学性能有极为明显的影响!

4) 铸型冷却能力对一次结晶特征的影响：

铸型种类

浇铸温度/ ℃

1380~1420 1420~1430 1450~1460

干砂型等轴晶等轴晶等轴晶

冷金属型边缘少量柱状晶断面大部分柱状晶柱状晶贯穿全断面消失模铸态直接水韧处理

一：工艺要点

（1）消失模样组装要尽量将大小、壁厚相当的模样组装在一起，使铸件的冷却速度基本一致、才能满足铸件同时入水时对水韧温度的要求。（2）型砂的选择：由于铸态水淬没有热处理过程中的再结晶和成分的均匀化，因此为加强铸件在凝固过程中的冷却速度，得到较细的一次结晶组织！宜选用宝珠砂、锆英矿砂、铬铁矿砂和钛铁矿砂等，它们的导热系数为石英砂的2~3倍，可加快铸型的凝固速度。

（3）打箱与入水时间的确定：入水温度直接关系到水韧处理的成败！一般打箱时铸件温度应低于1100 ℃，入水温度应高于950℃。因此应根据铸件的大小、壁厚及室温主高低来确定打箱与入水时间。

下表是通过观察及测定冷却曲线等方法总结出的参数。

1）铸态水韧处理的打箱与入水时间

铸件壁厚/mm 打箱时间/min 打箱后入水前的时间/min ＜20 12~25 ＜5

20~60 20~40 ＜7

60~100 30~55 ＜8

（4）清理：因铸态水淬，其浇冒口在水淬后清除，此时冒口不易打掉，故在制作浇冒口时应在根部割出缺口与模样连接后在此处形成应力集中、便于清理。

（5）铸件红热打箱后表面不应沾砂！以保证铸件入水时各部分温度基本一致，确保铸件各部都获得完全的奥氏体，不产生裂纹。

（6）可减少热理过程中的烧损、脱碳和变形。