鑄造方法對耐磨板力學性能的影響

  耐磨板屬于低碳合金鋼,具有抗磨損性好、高硬度和韌性等優點,因而在實際生產中獲得廣泛應用。隨著對耐磨件性能各方面的要求的提高,單一的砂型鑄造已不能滿足發展的需求,為了適應需求,很多鑄造方法應運而生,除了砂型鑄造以外的所有鑄造方法統稱為特種鑄造。特種鑄造方法已得到日益廣泛的應用,其中有些方法,近年來發展迅速,例如金屬型鑄造、電磁低壓鑄造等。電磁低壓鑄造是低壓鑄造的新技術。本文主要研究了砂型鑄造、金屬型鑄造和電磁低壓鑄造三種不同的鑄造方法對耐磨板性能的影響。

  實驗使用的材料是JFE-C400耐磨板,Al-5Ti-B中間合金錠,Al-10Zr中間合金錠,Al-10Sr中間合金錠和純鎂。實驗設備:熔煉設備用SDL-3型坩堝電阻爐、NiCr-NiSi熱電偶測溫、旋轉噴吹除氣機、測氫儀,其型號HYSCANⅡ、澆注設備為電磁泵、淬火-時效一體爐,型號:RCU-9-6、電子萬能材料試驗機其型號WDW-E100D、熔煉工具等。

  在熔煉之前,清除坩堝中的舊涂料,坩堝升溫200~400℃,分2~3次刷上新涂料,使坩堝表面均勻涂覆新涂料,繼續升溫將涂料烘干;然后加入原料,坩堝電阻爐升至30KW,觀察坩堝內原料狀態,直至完全融化。當熔體溫度升到740~750℃時,對熔體進行第一次除氣。第一次除氣使用C2Cl6,用量為總爐料質量的0.6%,除氣后靜置10min,撇渣并用測氫儀對熔體含氫量進行測量,測得的結果為0.09ml/100g,可見除氫效果較好。先后按時間間隔加入預熱好的AlZr10、AlTi5B,升溫到735℃時,然后依次用鐘罩將預熱好的AlSr10、Mg壓入坩堝底部。所有合金完全溶解后,對熔體測氫,含氫量為0.51ml/100g。然后進行第二次除氣,變質后不宜采用C2Cl6除氣,C2Cl6可導致合金化元素Mg和變質元素Sr的燒損。所以本實驗第二次除氣采用旋轉噴吹的方法,向熔體以旋轉噴吹的方式吹入氬氣,除氣時間10min,然后靜置10min,測得氫含量為0.20ml/100g,測的熔體溫度為710℃,進行澆注。

  金屬型1為蛇形澆道,充型平穩,有效地防止了金屬液充型過快,造成紊流、卷氣、飛濺、氧化等缺陷。金屬型2是自發研制的鑄造鋁合金金屬型拉伸試樣鑄型,該鑄型是底注式,除具有金屬型1的所有優點外,該鑄型具有較大的冒口,對耐磨件的補縮效果較好,減小耐磨件收縮引起的缺陷,使耐磨件具有良好的性能。

  通過實驗發現,金屬型2得到的合金的力學性能明顯優于重力砂型和金屬型1,抗拉強度比重力砂型鑄造提高了8%,伸長率提高了10.35%;抗拉強度比金屬型1提高了5.03%,伸長率提高了27.82%。電磁低壓砂型鑄造的抗拉強度比重力砂型鑄造提高了4.59%,伸長率提高了17.39%;比金屬型1的抗拉強度提高了1.68%,伸長率提高了35.97%。電磁低壓鑄造下試棒的綜合性能和金屬型2的相當,電磁低壓鑄造的抗拉強度比金屬型2的降低了3.30%,但伸長率提高了6.38%。