Comment contrôler l'état de coulée et la structure métallographique des pièces moulées en acier 45 # après un traitement thermique?

La structure métallographique de l'acier à fonds 45 # varie dans différentes conditions de traitement thermique à l'état AS.

Alors, comment contrôler l'état de moulage et la structure métallographique de 45 pièces moulées en acier après un traitement thermique lors de leur production? Un contrôle fin est requis à la fois du processus de coulée et du processus de traitement thermique, dans le but d'obtenir une structure uniforme, fine et inoffensive pour répondre aux exigences de performance finales (force, ténacité, dureté, etc.).

Voici les stratégies de contrôle clés:

1 、 Contrôler la microstructure AS coulée (posant une base solide pour le traitement thermique ultérieur)

1. Optimiser les paramètres du processus de coulée: Température de versement: tout en assurant la capacité de remplissage, essayez de réduire la température de versement autant que possible. Une température de versement excessive peut entraîner une taille de grain grossière. La région cristalline colonnes se dilate. Augmenter la tendance de la ségrégation. Promouvoir la formation de l'organisation WEI. Taux de refroidissement: accélérez la vitesse de refroidissement: il s'agit du cœur de l'affiner la microstructure AS. Un taux de refroidissement plus rapide peut supprimer la croissance des grains, réduire la ségrégation et soulager ou même éviter la formation de la structure de Weibull. Méthode: Utilisez des moules métalliques ou des moules métalliques recouverts de sable au lieu de moules de sable purs; Placer le fer froid dans la partie épaisse de la coulée; Optimiser la conception des moisissures (comme l'uniformité de l'épaisseur de la paroi et la réduction des économies de chaleur); Choisissez des matériaux de modélisation avec une bonne conductivité thermique; Contrôlez la température du moule. Filmage uniforme: Évitez les différences significatives dans les taux de refroidissement entre différentes parties de la coulée, ce qui peut entraîner une organisation inégale et un stress interne. Concevez raisonnablement le système de coulée et de colonne montante et la disposition du fer froid.

2. Traitement d'inoculation / modification: Bien que 45 acier ne soient pas conventionnellement inoculés comme la fonte, dans des cas spécifiques, il peut être considéré pour ajouter des éléments d'alliage de trace (tels que Vanadium V, Titane Ti, Niobium NB) ou des éléments de terres rares pour le traitement du raffinement des grains. Ces éléments forment des composés de point de fusion élevés (tels que les carbures et les nitrures) qui servent de noyaux de nucléation hétérogènes, favorisant le raffinement des grains. Un contrôle précis du montant et du processus d'addition est requis.

3. Contrôler la pureté de l'acier fondu: désoxydation adéquate: adopter des processus de désoxydation raisonnable (tels que la désoxydation des précipitations + désoxydation de diffusion) pour réduire la teneur en oxygène dissoute dans l'acier fondu, réduire les inclusions FEO et l'embrittage des limites du grain résultante. Les désoxydateurs communs comprennent le fer à manganèse, le fer de silicium et l'aluminium. Affinage: Si les conditions le permettent, effectuez un raffinage externe (comme l'agitation de l'argon) pour réduire davantage le gaz (O, H, N) et la teneur en inclusion. L'acier en fusion pure est bénéfique pour obtenir un dense, moins défectueux et uniformément structuré en microstructure coulée. Contrôler la teneur en S et P: S est sujet à former des FE ou (Mn, Fe), formant un faible point de fusion eutectique aux joints de grains, augmentant la tendance de la fissuration chaude et de la détérioration de la ténacité; P augmente la fragilité froide. Des efforts doivent être faits pour réduire le contenu de S et P à la limite inférieure requise par la norme. 4. Optimisation de la conception du moule: Réduisez les nœuds de chaleur et évitez une exposition prolongée à des températures élevées, ce qui peut entraîner des grains grossiers et une ségrégation. Assurer une solidification séquentielle ou une solidification simultanée pour réduire les défauts tels que le rétrécissement et la porosité, ce qui entraîne souvent une microstructure anormale dans ces zones de défaut.

2 、 Le traitement thermique conventionnel pour 45 pièces en acier en acier se normalise, et parfois la normalisation et la température sont effectuées en fonction des exigences pour contrôler l'organisation après un traitement thermique (le noyau normalise le traitement). Le but est d'éliminer les défauts de la microstructure AS coulée et d'obtenir une structure uniforme et fine perlite + ferrite.

1. Traitement de normalisation (le plus crucial):

Température de chauffage: généralement sélectionné entre 30 et 50 ℃ au-dessus d'AC ∝. Pour 45 acier, AC ∝ est d'environ 780 ℃, donc la plage de température de normalisation se situe généralement entre 850 et 880 ℃. Objectif: Pour entièrement austénitiser (gamify) la structure AS CAST, éliminer la structure d'origine AS d'origine (comme la structure de Weibull, les grains grossiers et les zones de ségrégation de composition) et obtenir une austénite uniformément composée. Contrôle: basse température, austénitisation incomplète, résiduelle en tant que structure en moulage; Une température excessive entraîne une croissance significative des grains d'austénite, entraînant une microstructure grossière après la normalisation. Temps d'isolation: Il convient de s'assurer que la coulée est complètement brûlée et que la composition d'austénite est fondamentalement uniforme. Base de calcul: généralement calculé en fonction de l'épaisseur effective de la coulée (comme 1,5-2,0 minutes / millimètre). CONTRÔLE: TRAIN TRAIN, AUSTENITISATION INCOMMENTAIRE DU COEUR; Si le temps est trop long, il peut augmenter l'oxydation et la décarburisation et la taille des grains peut croître. Pour les pièces moulées avec une ségrégation dendritique, il peut prendre un temps légèrement plus long pour que les composants se diffusent uniformément. Méthode de refroidissement: refroidissement dans l'air fluide statique ou forcé. Objectif: Obtenir une perlite plus fine (structure pseudo-eutectoïde) et des grains de ferrite plus fins que le recuit. Contrôle: La vitesse de refroidissement doit être uniforme et cohérente. Évitez: refroidir trop rapidement (comme trop de vent): peut faire apparaître une petite quantité de structure non équilibrée (comme la bainite ou même la martensite) dans la zone à parois minces, augmentant la dureté et la fragilité. Refroidissement lent (comme l'empilement trop densément): perd l'effet de normalisation, et la structure grossière et s'approche de l'état recuit. Assurez-vous que les pièces moulées ont suffisamment d'espace à l'extérieur du four pour la dissipation de chaleur. La fonction principale de la normalisation est d'éliminer les grains grossiers, les grains colonnes et la structure de Weibull dans la microstructure AS. Affinez la taille des grains et obtenez une structure uniforme. Éliminer le stress interne (partiellement). Améliorer les performances de coupe. Fournir une meilleure structure d'origine pour une éventuelle extinction et un tempérament à l'avenir.

2. Traitement de recuit

La structure métallographique de l'acier à fonds 45 # après un traitement de recuit est plus uniforme et stable par rapport à la structure AS, principalement composée des parties suivantes: Pearlite, qui est le composant principal de la structure recuite et a une structure en couches ou en feuille, composée de ferrite et de cémentite en alternance uniforme. Pendant le processus de recuit, l'espacement intercouche de la perlite est plus uniforme et la distribution est plus régulière, ce qui aide à améliorer la ténacité et le traitement des performances du matériau. Ferrite: distribué en bloc ou en petit réseau se forme autour de la perlite ou aux joints de grains. Par rapport à l'état AS CAST, la ferrite recuite a une morphologie plus régulière, une quantité et une distribution plus uniformes, réduisant les effets négatifs de la ferrite grossière ou en réseau qui peut exister dans l'état AS sur la performance. La fonction principale du recuit est d'éliminer la contrainte de coulée, d'affiner la taille des grains et d'améliorer l'uniformité de la microstructure. Par conséquent, dans la structure en acier 45 # coulée recuit, les structures médiocres telles que la structure de Weibull sont essentiellement éliminées, et l'influence des défauts de coulée (comme le relâchement) sera également affaiblie en raison de la densification de la structure. Les performances globales sont plus adaptées au traitement ou à l'utilisation ultérieure.

3. Le taux de refroidissement de la normalisation n'est pas suffisant pour générer une contrainte de trempe significative. Les situations nécessitant la température: pour les pièces moulées qui nécessitent une stabilité dimensionnelle extrêmement élevée, la température à basse température (150-250 ℃) peut éliminer davantage la contrainte résiduelle. La structure de coulée est particulièrement complexe et il y a une contrainte locale excessive pendant le processus de refroidissement de normalisation (même si aucune martensite n'est produite). Un contrôle inapproprié du taux de refroidissement de normalisation conduit à l'apparition d'une petite quantité de martensite ou de bainite durs et cassants dans les zones locales, en particulier dans les coins à parois minces et pointues. Une basse température de température (200-300 ℃) est nécessaire pour réduire sa dureté et sa fragilité. Température de température: généralement 150-300 ℃ (température à basse température). Temps d'isolation: calculé par épaisseur (par exemple 1 à 2 heures / pouce) pour assurer la pénétration thermique. Refroidissement: refroidissement à l'air. 3 、 Les mesures de contrôle qui traversent l'ensemble du processus 1 Contrôle de composition stricte: assurez-vous que les principaux éléments tels que C, Mn, Si, etc. se trouvent dans la plage standard (tels que GB / T 11352 ou ASTM A27 / A27M). La fluctuation de la teneur en carbone affecte directement la proportion et les propriétés de la perlite et de la ferrite dans la structure finale. Contrôlez strictement la teneur en éléments nocifs S et P. Surveillez la teneur en éléments résiduels (tels que Cr, Ni, Cu, MO, etc.) pour éviter leur augmentation inattendue affectant le point de transition de phase et la microstructure. 2. Inspection et rétroaction métallographiques: En tant qu'inspection des acteurs: l'échantillonnage est pris à des emplacements critiques pour vérifier les problèmes graves tels que la taille des grains grossiers, la structure de Weibull et les inclusions excessives non métalliques. Des commentaires en temps opportun sont fournis pour ajuster le processus de coulée. Inspection post-chaleur: c'est l'étape la plus importante. Après le traitement thermique final (généralement à l'état normalisé ou un état normalisé + tempéré), les échantillons doivent être prélevés dans le corps de coulée ou le bloc d'essai attaché pour l'examen métallographique: le type de microstructure doit être uniformément distribué de perlite fine + ferrite polygonale (parfois ferrite est répartie dans un maillage le long des limites des grains d'austénite d'origine). Il n'est pas autorisé à avoir une structure coulée résiduelle, une structure de Weibull, une grande quantité de bainite ou de martensite. Taille des grains: évaluer le grain d'austénite du grain (nécessitant généralement 5 à 8 grades ou plus fin). Inclusions non métalliques: la notation est contrôlée dans la plage qualifiée. Test de performance: coopérer avec les tests de performances mécaniques (résistance à la traction, limite d'élasticité, allongement, énergie d'impact, dureté) pour vérifier si le contrôle organisationnel atteint les objectifs de performance attendus. Résumé des points de contrôle: 1. Comme fondation en cas de fonte: Casting de surchauffe basse + refroidissement rapide et uniforme → Obtention d'une non-microstructure relativement petite, uniforme et sans défaut en tant que microstructure coulée. 2. Temps suffisant: Brûlement complet + refroidissement uniforme des composants; approprié: refroidissement à l'air uniforme → Obtention de perlite fine + ferrite. 3.

4. Ingrédients purs: faible en S et P, entièrement désoxygéné.

5. Inspection stricte: La structure métallographique et les propriétés mécaniques des matériaux AS et traités par la chaleur sont les critères d'évaluation finaux.

En contrôlant systématiquement les étapes ci-dessus, il est possible de garantir efficacement que 45 moulages en acier obtiennent l'état de la distribution idéale et la structure métallographique après traitement thermique, répondant ainsi aux exigences de performance de leur service. ** L'examen métallographique est le moyen ultime de vérifier l'efficacité de tous les contrôles de processus.