高锰钢的热导率低,钢液凝固时热量散失慢、树枝状结晶组织发达,使铸件的塑性、强度下降,容易产生热裂纹等缺陷。因此,控制浇注温度对提高铸件质量具有重要意义。
1.浇注温度对高锰钢铸件晶粒结构的影响
铸态高锰钢的晶粒结构与钢锭的结晶结构相似,由激冷层等轴细晶粒、中间层柱状晶区及中心等轴晶区三层组成。
随着浇注温度的升高,铸件凝固时间延长,冷却方向性增强,导致柱状晶区扩大,中心等轴晶区缩小,铸件的强度和韧性下降。随着浇注温度的下降,铸件凝固时间缩短,柱状晶区缩小,中心等轴晶区扩大,铸件的强度和韧性提高。因此,合适的浇注温度对保持铸件的强度和韧性是十分重要的。
总之,浇注温度越高、铸件柱状晶就越发达,强度和韧性越低,铸件热裂纹严重。表8-19列出高锰钢的浇注温度、铸造晶粒结构、冲击韧度的关系。对壁厚大于150mm的铸件,为防止柱状晶过大,应将浇注温度控制在(1485-0.30δ)℃(δ为铸件壁厚,单位为mm)。
表8-19 高锰钢的浇注温度、铸造晶粒结构、冲击韧度的关系
2.浇注温度对高锰钢晶粒度的影响
高锰钢铸件为了提高其强度和韧度,使用前必须进行奥氏体化固溶处理,以便获得细的奥氏体晶粒。但是,钢液的浇注温度直接关系到固溶处理后的晶粒度。表8-20列出浇注温度对高锰钢晶粒度与力学性能的影响。从表中试验数据可知:随着浇注温度的提高,高锰钢奥氏体晶粒度增大。奥氏体晶粒的增大,将引起强度和塑性下降。因此,合理控制高锰钢的浇注温度,是获得细晶粒铸件的基础。
3.高锰钢的熔点与浇注温度(www.xing528.com)
熔点即液相点,高锰钢的液相点主要取决于钢中碳、锰含量。随着钢中碳、锰含量的增加,熔点下降。表8-21给出了高锰钢的液相点、固相点与浇注温度。
表8-20 浇注温度对高锰钢晶粒度与力学性能的影响
注:浇注温度仅供参考。
表8-21 高锰钢的液相点、固相点与浇注温度
注:浇注温度由作者提出,仅供参考。
高锰钢浇注温度的确定,有别于其他高合金钢。因为高锰钢凝固温区宽,流动性好;高锰钢希望获得细晶粒的铸态组织;高锰钢大多数产品为铸件等原因,确定了高锰钢的过热度远低于其他高合金钢。表8-21给出的浇注温度仅供参考,应结合生产实际情况加以修正。
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