Page 75 - 理化检验-物理分册2024年第三期
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翁文渊, 等: 离心浇铸复合机筒双金属层开裂原因
不足, 保温时间较短, 进而产生疏松缺陷。 ( 2 )对试样 1 , 2 的各工艺环节进行了溯源, 发
2.3 离心浇铸转速 现试样 1 使用的硼砂质量不满足要求, 试样 2 的加
转速是离心浇铸的重要参数。过高的转速会加大 热保温时间不足。
对设备精度的要求, 以保证管内壁厚均匀一致; 设备易 ( 3 )试样 1 开裂的原因为前期合金粉末混料中
产生振动以及较大的离心力, 使凝固后的合金产生裂 硼砂质量较差, 不能起到助熔和浮渣的作用, 导致合
纹; 合金层元素组成不同, 导致偏析现象严重。过低的 金层在离心浇铸时发生开裂。试样 2 开裂的原因是
转速不利于金属粉末的凝固结合, 易产生气孔、 疏松等 浇铸过程中离心温度较低, 导致合金层融合质量较
缺陷。离心浇铸转速公式如式( 1 ) 所示 [ 3-4 ] 。 差, 合金层内部存在大量疏松缺陷, 在压力作用下,
G 试样 2 发生开裂现象。
n= 299 ( 1 )
R ( 4 )对试样 1 更换质量合格的硼砂, 得到了较
式中: n 为离心转速; R 为铸件内孔半径; G 为重力 为致密的双金属层, 后续未再次出现开裂现象。对
系数。 试样 2 加强监测, 控制加热保温设备, 后续也未出现
按照双金属机筒材料特性和浇铸设备的性能要 上述开裂现象。
求, 将 G 设定为 20~60 , 试样 1 , 2 的内孔半径分别
为 3 , 3.15cm , 转速为 772~1337r / min , 用于浇铸 参考文献:
/
的双金属均为同种铁基粉末, 其密度为7.85gcm 。 [ 1 ] 杨金鹏, 吴孟武, 陆文兴, 等 . 固液双金属复合铸造工
2
选用 G 为 30 时, 得到试样 1 , 2 的离心转速分别为 艺及机理研究进展[ J ] . 特种铸造及 有 色 合 金, 2020 ,
945 , 923r / min , 符合转速要求。 40 ( 9 ): 964-970.
[ 2 ] 徐耀增, 杜振拴, 宋绪丁 . 离心铸造凝固过程的流场和
3 结论与建议 温度场数值 模 拟[ J ] . 热 加 工 工 艺, 2012 , 41 ( 21 ): 40-
( 1 )两件双金属机筒尺寸相近, 制作时间不同, 43.
[ 3 ] 武宏, 原思聪, 许云华 . 长流槽离心浇注双金属复合管
试样 1 开裂发生在离心冷却后, 试样 2 开裂发生在
[ J ] . 铸造, 2008 , 57 ( 8 ): 847-848.
使用一段时间后, 试样 1 , 2 的合金层均存在大量疏
[ 4 ] 张伟, 许云华, 刘伟涛 . 双头离心浇铸双金属复合管工
松缺陷。
艺研究[ J ] . 热加工工艺, 2007 , 36 ( 21 ): 41-42.
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到马氏体, 因此淬火时是以组织应力为主导。样坯 原材料组织不均匀, 存在 Cr元素成分偏析, 且淬火
靠近母材心部的组织应力比其他位置的应力大, 在 保温时间短, 最终导致样坯发生淬火开裂。
表面拉应力的作用下, 母材心部先产生纵向裂纹。 建议将淬火保温时间延长至 60~75min , 使样
带状组织内存在 Cr元素成分偏析和硫化物聚 坯的奥氏体化更完全, 有利于合金元素的均匀化。
集。 Cr元素为中强碳化物的形成元素, Cr元素含量 调质处理前, 可对样坯进行高温均匀化退火, 以消除
较低时, 其溶于渗碳体中形成合金渗碳体, Cr元素含 其成分偏析和带状组织。
量较高时, 可能形成新的碳化物, 因此 Cr元素偏析区
参考文献:
的硬度较高、 脆性较大。 Cr元素偏析区的马氏体转
变温度降低, 淬火冷却时, 该区域的马氏体转变速率 [ 1 ] 耿传芸, 朱敏涛, 杨学婧 .35CrMo 圆钢零件调质开裂
较慢, 增大了组织应力, 易形成裂纹。因此 Cr元素成 原因分析 [ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册), 2015 , 51 ( 3 ):
分偏析对淬火开裂的影响较大。硫化物与基体的结 222-224.
合能力较弱, 且硫化物的膨胀系数比基体大, 当钢中 [ 2 ] 杨敏, 崔冕, 李占阳, 等 . 回火温度对 42CrMo 钢 金 相
组织及力学性能的影响[ J ] . 现代冶金, 2019 , 47 ( 1 ):
存在夹杂物偏析或夹杂物沿晶界分布时, 淬火过程中
4-5.
夹杂物可能发生界面分离并形成裂纹。
[ 3 ] 崔忠圻 . 金属 学 与 热 处 理 [ M ] . 北 京: 机 械 工 业 出 版
3 结论及建议 社, 2020.
[ 4 ] 丁惠麟, 金 荣 芳 . 金 属 构 件 缺 陷、 失 效 分 析 与 实 例
42CrMoA 钢样坯经调质后形成的裂纹为典型 [ M ] . 北京: 化学工业出版社, 2020.
淬火裂纹, 开裂源位于靠近母材 心部一侧的表面。
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