耐磨鋼初晶組織粗大,鋼產生裂紋的可能性也大,這就是奧氏體型鋼的熱裂性較碳鋼大的原因。初晶組織粗大與高溫時金屬的塑性和強度有直接的關系。如表3-2所示。在1320℃時,耐磨鋼的強度和塑性比含0.44%C的鋼低許多。
件的打箱溫度有不同的規定。,一般規定最厚的部位在低于400一 450℃時打箱。
上述這些原因使力學性能低,容易在應力作用下出現裂紋。為此必須有足夠長的冷卻時間,使鑄件各部分和斷面上的溫度均勻,盡量減少應力。耐磨鋼鑄件打箱前的冷卻時間和相同重量、相同壁厚、類似結構的碳鋼鑄件相比要長2--2.5倍,這樣才能避免裂紋。
在粗大的枝晶組織的界面處常常是雜質、夾雜和各種顯微組織缺陷的集中之處,裂紋最容易在這里出現。正因為如此,可以看到凡是易裂件的晶界都是很臟的,制備金相試樣時很容易侵蝕。在侵蝕劑相同、侵蝕時間相同的條件下其侵蝕的深度大。這說明了鑄件的冶金質量較差(包括冶煉的質量和鑄造工藝水平)。 如何提高耐磨鋼的質且,尤其是細化初晶組織是一個關鍵因素,可以從兩個方面來解決。一是從鑄造工藝方面,可以控制澆注溫度和鑄型的冷卻能力,二是使用微量合金元素(如釩、鐵、錯、硼、稀土元素等)進行變質處理,也是很有效的。表3-3中給出加入微量鐘、硼等合金元素時,在形成熱裂的高溫區內耐磨鋼的強度數據。需要注意的是每種微量合金元素都有一個最佳的加人量,超過這個數量之后性能反而下降。因為具有表面活性的合金元素加人量過多時,由于它在晶界上的富集會達到較高的濃度,形成金屬間化合物等使性能降低。
5.還原期還原時間的影響 冶煉中還原期的時間和鋼中MnO的數量有密切關系。還原時間充分可以使鋼中的MnO量明顯減少,其他夾雜物也可明顯減少。
例如當還原時間從8min延長到40min時,引起熱裂所需之載荷由1500N增加到3000N,即抗裂性提高i倍。還原時間從 15min增加到45min時,鋼中MnO夾雜量由0.06%降低到 0.03%,即減少一半。夾雜物的減少使晶界凈化,提高了晶間強度,使抗裂性能明顯提高。如圖3-15所示。
雖然裂紋是耐磨鋼中常見的缺陷,但到目前為止尚缺乏一個統一的評價裂紋傾向的方法。關于熱裂目前有兩種試驗和評價的方法。一是澆注熱裂環試樣,另一個是用熱裂儀進行測定。前者是在鑄型中澆一個圓環形試樣,可以使用砂型,也可以用金屬型。試樣凝固收縮時收縮受到內部型芯的阻礙而開裂。以裂紋的寬度作為熱裂傾向的標志。第二種方法是在熱裂試驗儀中澆注一個熱裂的試樣。試樣呈圓柱形,沿長度方向上斷面有變化。試樣的一端固定,另一端和測定收縮力的裝置相連。試樣凝固收縮時彈簧片受到拉力,利用貼在彈簧片上的電阻應變片可以測得收縮過程中的收縮力,從而可以測出試樣開裂時收縮力的大小并換算成為試棒斷裂時的應力值。關于冷裂的傾向目前還沒有好的測定和評價的方法。