一種Fe-Cr-Ni合金軸套鑄件裂紋成因研究.pdf

1、Fe-Cr-Ni合金是一種耐磨、耐蝕材料，廣泛應(yīng)用于制造高溫濃硫酸液下循環(huán)泵等的軸套、襯套，還可替代哈氏合金 D用于制造鈦白粉廢硫酸回收濃縮循環(huán)泵的泵體、葉輪等重要部件。但是，該合金生產(chǎn)的1600-20大型軸套在鑄造過程中極易產(chǎn)生裂紋缺陷。為此，本文對該型號軸套鑄件裂紋的性質(zhì)和形成原因進(jìn)行了研究。
　　首先，在鑄件上取樣并進(jìn)行理化檢測分析，利用化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)、斷口宏微觀觀察、XRD分析和力學(xué)性能試驗(yàn)等方法和手段進(jìn)行檢測。發(fā)

2、現(xiàn)鑄件裂紋處有縮松、縮孔和未熔合等鑄造缺陷。另外，在凝固過程中析出了大量的σ脆性相和少量的Cr23C7型碳化物，導(dǎo)致晶界結(jié)合力很差；因此在收縮應(yīng)力增大時(shí)，脆性相導(dǎo)致的裂紋將沿晶界擴(kuò)展。并且通過力學(xué)性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鑄件的抗拉強(qiáng)度很低，沖擊韌性很小，硬度也低于標(biāo)準(zhǔn)值，鑄件本身的機(jī)械性能就很差。因此容易產(chǎn)生裂紋。這是從鑄件本身方面進(jìn)行的分析。
　　其次，采用ProCAST鑄造模擬軟件對合金軸套的熔模鑄造過程進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析，主要包括充

3、型過程，凝固時(shí)間，固相分?jǐn)?shù)，縮孔、縮松的形成過程和應(yīng)力場分布等。模擬結(jié)果預(yù)測了軸套中存在的熱裂缺陷，與實(shí)際生產(chǎn)情況產(chǎn)生熱裂部位基本吻合。分析結(jié)果表明，軸套鑄件產(chǎn)生熱裂紋的主要原因是在凝固過程中冒口圈與鑄件之間產(chǎn)生了縮松、縮孔缺陷，該缺陷的產(chǎn)生使得該部位的強(qiáng)度降低，合金收縮時(shí)該部位的拉應(yīng)力大于其強(qiáng)度極限；并且通過正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)澆注溫度偏高，將會導(dǎo)致鑄件組織粗大。因此也容易產(chǎn)生裂紋。
　　通過理化檢測和ProCAST軟件數(shù)值模擬綜合分析

4、?？梢钥闯觯T件在凝固過程中析出了大量的σ脆性相和 Cr23C7型碳化物；補(bǔ)縮不良，產(chǎn)生了縮松、縮孔缺陷，造成裂紋部位應(yīng)力集中；并且鑄件的機(jī)械性能很差。這些因素共同作用導(dǎo)致了裂紋的產(chǎn)生。
　　最后，在最佳工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了如下的改進(jìn)：通過采用擴(kuò)大橫澆道截面比例，使得鑄件有足夠的補(bǔ)縮量；適當(dāng)減小 Cr、Mo含量，控制冶煉工藝，減少脆性相σ的生成；降低鋼液的過熱度，快速充型并且進(jìn)行補(bǔ)注；最后用電風(fēng)扇對鑄件本體強(qiáng)制冷卻的措施，避免應(yīng)