CN106756437B - 一种控制超高碳钢中碳化物析出状态的方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制超高碳钢中碳化物析出状态的方法，步骤如下：1)造型，采用石英树脂砂在金属砂箱中造型；2)熔炼，选用工业纯铁、铬铁、锰铁、增碳剂作为原料,经中频感应炉熔炼，经脱氧后静置2‑5分钟扒渣；3)浇注成形，熔体温度在1440‑1470℃时，将熔体浇注到铸模中成形，浇注过程中采用随流的方式加入稀土‑硅铁‑Na/K复合变质剂，加入量为0.1‑0.3wt.％(占钢水的重量百分数)。本发明的优点是：该方法操作简单、成本低，能够有效的控制超高碳钢中碳化物的析出形态，碳化物最终以颗粒状分布于珠光体基体中。

Description

一种控制超高碳钢中碳化物析出状态的方法
技术领域
本发明属于超高碳钢中碳化物的析出状态控制技术领域。
背景技术
超高碳钢是指碳含量在1.0-2.1wt.％的铁基合金材料。由于其碳含量很高，在常规凝固条件下组织中极易存在大量的块状与网状碳化物,致使这种材料的脆性很大,导致其在工业化的应用一直被人们忽视。新近的研究表明,这种粗大的碳化物经历一系列复杂的工艺如热机械加工,离异共析转变,离异共析转变+变形等方法可以得到适当消除。然而这一切需要付出高能量消耗,环境噪音污染的代价，不利于超高碳钢的工程应用。如何控制碳化物析出形态，使其呈现细小均匀分布状态是制约超高碳钢工程应用的关键问题。若从调整铸态组织入手，通过控制凝固过程来改善碳化物的析出状态，抑制碳化物的大块状与网状析出，则有利于开发出一种绿色节能的控制超高碳钢中碳化物析出状态的方法。然而关于此方面的研究鲜有报道。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提出一种针对超高碳钢的控制其组织中碳化物的析出状态的方法。该方法能够明显改善组织中的碳化物的析出状态，使其呈现细小均匀分布的颗粒状态，保障超高碳钢具有良好的综合力学性能。
本发明的技术方案：
一种控制超高碳钢中碳化物析出状态的方法，步骤如下：
1)造型：采用石英树脂砂在金属砂箱中造型；
2)熔炼：选用工业纯铁、铬铁、锰铁、增碳剂作为原料,经中频感应炉熔炼，经脱氧后静置2-5分钟扒渣；
3)浇注成形：熔体温度在1440-1470℃时，将熔体浇注到铸模中成形，浇注过程中采用随流的方式加入商用的稀土-硅铁-Na/K复合变质剂，加入量为0.1-0.3wt.％(占钢水的重量百分数)。
进一步的，所述的超高碳钢各元素的重量百分数(wt.％)为：C：1.3-1.5；Si：0.3-0.50；Cr：1.4-1.6；Mn：0.4-0.6；Al：0.3-0.5。
进一步的，所述的石英树脂砂组份为石英砂、1.5％呋喃树脂、0.45％硬化剂。
进一步的，所述的静置时间为3-4分钟。
进一步的，所述的浇注温度为1440-1460℃，且变质剂的加入量为0.15-0.25wt.％(占钢水的重量百分数)。
本发明的优点是：该方法将凝固控制与变质处理相结合，保障碳化物最终以细小颗粒形态析出。
附图说明
图1是本发明实施例1所得试样的金相照片，可观察到碳化物以颗粒状的形态分布于组织中。
图2是本发明实施例2所得试样的金相照片，可观察到碳化物以颗粒状的形态分布于组织中。
具体实施方式
实施例1：
1)造型：采用石英树脂砂(石英砂+1.5％呋喃树脂+0.45％硬化剂)在金属砂箱中造型；
2)熔炼：针对成分为Fe-1.3C-0.5Si-1.4Cr-0.5Mn-0.3Al的超高碳钢，选用工业纯铁、铬铁、锰铁、增碳剂等作为原料，经中频感应炉熔炼，经脱氧后静置3分钟扒渣；
3)浇注成形：熔体温度在1460℃时进行浇注，浇注过程中采用随流的方式加入0.15wt.％(占钢水的重量百分数)的变质剂。
图1是本发明Fe-1.3C-0.5Si-1.4Cr-0.5Mn-0.3Al的超高碳钢经0.15wt.％变质剂变质处理后所得试样的金相照片。图中右上角为箭头所指灰色区域的放大图，可观察到碳化物以颗粒状的形态分布于珠光体组织中。
实施例2：
1)造型：采用石英树脂砂(石英砂+1.5％呋喃树脂+0.45％硬化剂)在金属砂箱中造型；
2)熔炼：熔炼针对成分为Fe-1.5C-0.3Si-1.5Cr-0.6Mn-0.5Al的超高碳钢，选用工业纯铁、铬铁、锰铁、增碳剂等作为原料，经中频感应炉熔炼，经脱氧后静置5分钟扒渣；
3)浇注成形：熔体温度在1440℃时进行浇注，浇注过程中采用随流的方式加入0.25wt.％(占钢水的重量百分数)的变质剂。
图2是本发明Fe-1.5C-0.3Si-1.5Cr-0.6Mn-0.5Al的超高碳钢经0.25wt.％变质剂变质处理后所得试样的金相照片。图中右上角为箭头所指灰色区域的放大图，可观察到碳化物以颗粒状的形态分布于珠光体组织中。
需要说明的是，以上所述仅为本发明优选实施例，仅仅是解释本发明，并非因此限制本发明专利范围。实施例中熔炼步骤中的静置时间在2-5分钟内即可达到本发明的效果，在3-4分钟效果理想。同样，浇注温度也不限于实施例中公开的温度，只要在1440-1470℃均较好的实现了本发明的目的。除此之外，对属于本发明技术构思而仅仅显而易见的改动，同样在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种控制超高碳钢中碳化物析出状态的方法，其特征在于步骤如下：
1)造型：采用石英树脂砂在金属砂箱中造型；
2)熔炼：选用工业纯铁、铬铁、锰铁、增碳剂作为原料,经中频感应炉熔炼，经脱氧后静置2-5分钟扒渣；
3)浇注成形：熔体温度在1440-1470℃时，将熔体浇注到铸模中成形，浇注过程中采用随流的方式加入商用的稀土-硅铁-Na/K复合变质剂，加入量为0.1-0.3wt.％(占钢水的重量百分数)；
所述的超高碳钢各元素的重量百分数(wt.％)为：C：1.3-1.5；Si：0.3-0.50；Cr：1.4-1.6；Mn：0.4-0.6；Al：0.3-0.5。
2.根据权利要求1所述的控制超高碳钢中碳化物析出状态的方法，其特征在于：所述的石英树脂砂组份为石英砂、1.5％呋喃树脂、0.45％硬化剂且在金属砂箱中造型。
3.根据权利要求1所述的控制超高碳钢中碳化物析出状态的方法，其特征在于：所述的静置时间为3-4分钟。
4.根据权利要求1所述的控制超高碳钢中碳化物析出状态的方法，其特征在于：所述的浇注温度为1440-1460℃，且变质剂的加入量为0.15-0.25wt.％(占钢水的重量百分数)。
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