ZG40Cr28Ni48W5铸件-金属铸造 返回列表页

ZG40Cr28Ni48W5铸件

铸造是一个古老的行业。利用材料的物理特性可成形为形状复杂、结构各异、不同尺度的铸件，再加工成我们需要的各类产品。影响铸件品质的因素很多，尤其是各种铸造缺陷的产生。随着计算机数值模拟技术的应用，就是在技术层面对产品设计进行预审对工艺参数细化量化。通过铸造工艺仿真使技术人员摆脱铸造过程凭个人经验试错，凭模糊感觉设计等随机现象的发生。保障铸造的设计和制造参数能可视化和定量化。促进数字化的应用，铸造的每一个操作过程，尤其是关键工序和关键环节，如模具制造、型芯制造、涂料烘烤等都由执行着统一标准的定量化参数控制。如今的3D打印技术、工业机器人等*技术的成功应用，就是通过大量数据的交互完成同一产品统一精准的操作，保证了产品制造的重现性。
在线数字化控制就是摆脱了传统铸造的粗放式管理，解决了操作人员因情绪因素变化、环境天气差异或人员流失等导致的质量不稳定问题，以确保大批量产品质量的*性。目前我国的传统铸造行业还存在下列问题急需改善。其一是，我国铸造行业人环保意识较差，耗能大。国外的铸造企业在提高铸造技术的同时也在关注环保的重要性，而国内的铸造企业在这方面比较欠缺。一直都是高污染高消耗的粗放型发展，并没有采取环保措施。其二是我国铸造技术与设备相对落后。我国技术水平和装备较为突出的于少数的骨干企业，在产品质量上远远不能满足新工艺新技术的要求。而发达国家在技术上和设备上普遍实现了化、自动化。其三是我国铸造行业生产方面铸件等级较低。
精度差，在工艺水平方面，更是不可与国外同日而语。其四是发展规模小。经济效益差，虽然每年铸造行业的厂家增长速度加快，但多是一些作坊式的小厂家，规模较小，技术和人力上投入较小，因此很难取得可观的经济效益。在大数据铺天盖地而来的新时期，传统的铸造企业、传统的生产方式受到严重挑战。“智能铸造”、“数字化”这些新鲜词汇带来希望也带来迷惑。“智能铸造”具体是什么?它离我们有多远? “智能铸造”是信息化与铸造生产高度融合的产物，包括智能铸造技术和智能铸造系统。智能铸造技术包括数字模拟、3D打印、机器人、ERP等;智能铸造系统是具有学习能力的大数据知识库，能够通过对环境信息和自身信息的对比分析而进行自我规划、自我改善。

公司秉持“科技创新、管理创新、机制创新"三创精神。我公司自行研制开发的型耐热钢3Cr24Ni7SiNRe、00Cr13Ni5Mo3N、ZG0Cr25Ni20、3Cr18Mn12Si2N、ZG1Cr20Ni14Si2N、ZG35Cr30Ni20、ZG2Cr25Ni13、ZG35Cr24Ni7siN 、P40Nb、ZG50Cr35Ni45NbM、ZG45Cr35Ni45NbM、40Cr25Ni20、ZG40Ni35Cr26Si2Nb1、ZG35Cr20Ni80、ZG6Cr22Re、Z040Cr25Ni20、ZG14Ni32Cr20Nb、ZG45Ni35Cr25NbM、4Cr25Ni35Mo、ZG5Cr25Ni2、ZGMn13Mo2、ZG40Cr28Ni48W5Si2、ZG3Cr24Ni7SiNRe、ZG30Cr26Ni5、ZG4Cr25Ni35NbMA、ZG40Cr25Ni35NbM、35Cr45NiNb等耐热钢。

裂纹是精铸件*破坏性的缺陷，在所有的精铸件验收标准中都不允许铸件有裂纹存在，而精铸件产生的裂纹大多是热裂纹，因此，防止精铸件产生热裂纹显得尤其重要，下面通过几个实例来说明防止精铸件产生热裂纹的几种措施。1、改变模壳热场减少铸件应力消除铸件热裂精铸件热裂是在一定温度范围内形成的，一般是在合金固相线温度以上产生的，在这温度范围内，合金本身处于“脆性”阶段，但因温度下降合金要收缩，当收缩受到型壳阻碍，甚至此时型壳还因被加热而膨胀，或铸件已有刚度的先凝固部分对收缩部位产生阻碍，局部形成收缩应力及塑性变形。若应力或塑性变形超过合金在该温度下的强度极限和伸长率，铸件就会发生热裂。铸件热裂与铸件本身厚薄不均匀有关，金属液浇注后存在温度差，不能实现各部分均匀同步冷却，从而导致应力存在，在铸件局部过热部位产生热裂。
1.1改变模壳局部热场消除铸件热裂铸件结构一般无法改变，由于补缩的需要，某些铸件的浇注方案也不易改变，在这种情况下，可以通过在模壳外部局部包裹陶瓷保温棉的方法改变模壳热场来使铸件各部位热场趋于均匀，从而使铸件相邻部位牵制减少，应力减小，有利于防止铸件热裂的产生。图1所示为某四联空心叶片铸造方案，该叶片铸造方案为侧注方案，原方案为在模壳外包裹一层陶瓷保温棉，浇注后在2号叶片和3号叶片上缘板与叶身转接R处产生热裂。从图1可以看出，该四联叶片为空心叶片，叶片壁厚1.2mm，而与其相连的上缘板处厚度为15mm，2号叶片和3号叶片由于夹在中间，制壳完后叶片与叶片之间已经没有间隙，容易在此处过热，而叶片进气边和排气边由于露在外面，浇注后冷却较快，造成叶片进气边在凝固过程中被缘板拉裂。
改进后的方案为：叶片整个叶身包一层陶瓷保温棉，叶片上下缘板处不包陶瓷棉，然后再将整个模壳包裹一层陶瓷棉，防止模壳冷却过快。方案改进后，叶片2号叶片和3号叶片进气R处的热裂消除。1.2改变模壳整体热场消除铸件热裂铸件产生热裂是由于铸件各部位冷却速度不同造成的，通过降低浇注温度和提高模壳温度，使浇注温度和模壳温度尽量接近，减小温差的办法也可消除热裂，但由于合金液相线温度和铸件结构的限制，浇注温度不可能无限度降低，由于生产现场所用设备的限制，模壳温度也不可能无限制的提高，因此，对已制作好的模壳进行保温是缩小浇注温度和模壳温度温差的有效办法。对模壳保温可通过给模壳整个包裹陶瓷棉或对模壳用耐火材料填砂造型的方式实现。
另外，一些合金，如M951铸造高温合金和K417G铸造高温合金，其在750℃～950℃附近是脆性区间，对模壳进行保温处理可以使铸件在该区间缓慢冷却，减小热裂倾向。2、增加补缩解决铸件因疏松造成的热裂有些铸件产生热裂是由于补缩不足造成的（见图2），对铸件裂纹处进行金相分析，就会发现，裂纹开口较大，*圆钝，沿疏松、碳化物及枝晶间开裂，由于铸件是沿枝晶间开裂，可以推定铸件裂纹在凝固后期形成，此时固相骨架已经比较致密，所残余的液相难以充填弥合空隙，铸件内部产生疏松，导致铸件开裂。3、提高金属的纯净度解决因夹渣造成的热裂某些合金中存在一些高熔点杂质，浇注后弥散分布在晶界碳化物中，引起铸件开裂，图4所示是某铸件因夹渣引起热裂的金相图片，从金相图片可以看出，裂纹开口较小，部分裂纹呈断续孔洞，内可见灰色氧化物，腐蚀后观察，裂纹呈沿晶开裂特征，两侧未见贫化，对该裂纹处进行能谱分析，能谱结果显示该灰色絮状物为Al的氧化物及Si的氧化物，不同于基体成分，系铸造夹渣引起的裂纹。
解决因夹渣引起的热裂的方法有：1）提高合金的过热温度，使合金中的高熔点杂质充分溶解。2）浇注过程中有效避渣。3）保证熔炉在熔炼合金时的真空度，避免因熔炉真空度不够而造成的氧化夹渣。4、浇注后模壳停放时间对热裂的影响某叶片所用浇注合金为K417G合金，浇注后在下缘板与叶身转接R处荧光显示有热裂，经多次试验证明该处热裂与浇注后在炉内停放时间有关，试验前没有停放时间，浇注后马上取出，结果热裂严重，后来进行了三种试验，如改变浇注温度、浇注速度、增加内浇口和模壳浇注后的停留时间，结果停留时间长短影响Z大，①通过对模壳局部和整体包裹陶瓷保温棉或对模壳造型的方法改变模壳热场，促进模壳热场均匀性，使铸件各部位均匀冷却来实现消除铸件热裂的目的。

*，铸造模具工业的重要性虽然已被越来越多的人所认识，但至今仍未达到应有的高度，因此地位尚未*摆正，政策不能*落实，获得支持的强度不够，力度也不足。至于模具工业的特点，除业内人士外真正了解的人并不多。为获得更大的支持，宣传任务仍旧很重。第二，我国铸造模具工业与*水平相比，在理念、设计、工艺、技术、经验等方面都存在较大差距，总体来看我们还处于以向*国家跟踪学习为主阶段，创新不够，尚未到达信息化制造与管理和创新阶段，只处于世界中等水平，行业整体水平与*水平相比，大约有15年左右的差距，其中铸造模具加工在线检测和信息化管理方面的差距在15年以上。缩短差距任重道远。第三，我国经济高速增长期已近结束，今后将呈现乃至中速态势，成本上涨和利润率下降将成常态，能源和生态环境的约束力将越来越大，结构调整和增长方式的转变迫在眉睫，上可变因素很多，在这种形势下，铸造模具行业要维持较高速度的平稳增长和可持续发展，难度很大但又必须实现，业内人士面临这一难题的破解。

在商品铸钢件中观察到的宏观氧化物夹杂的尺寸范围从直径3mm到大于50mm，在铸件表面形成一个深达6mm或更深的坑。由于上浮作用，宏观氧化物夹杂几乎总是位于铸件上箱表面或皮下（图1）。过去35年来，众多的研究者研究了氧化物夹杂的形成问题。由某国铸钢协会（SFSA）和联合碳化物公司的研究者的研究结果是这一问题的总结。早在上世纪60年代初期的BattelleMemorial学院，由某国铸钢协会赞助的研究工作得出宏观氧化物夹杂主要来源于钢水浇注期间的再氧化和熔融的浇包耐火材料的结论[3]。来自于商品铸件和实验铸件的宏观氧化夹杂物的组成描给在SiO2-Al2O3-MnO+FeO伪三元系相图中（图2）。
这些宏观氧化夹杂物的化学成分受到钢水成分（主要是Mn/Si比）和加入的强脱氧剂（Al,Ti,Zr）的强烈影响。研究者的结论是宏观氧化物夹杂形成于型腔外及浇注期间存在于浇注系统中的硅砂的卷入。一但进入型腔，夹杂物上浮至上箱铸件表面导致嵌入的表面缺陷。基于成分的不同，这些夹杂物大致在1149°-1260°C之间凝固。早期的研究得到两个重要的结论：1)宏观氧化夹杂物只要存在氧的情况下，不管是空气中的氧还是与钢液有接触的耐火材料，就会产生；2)问题的解决需在在钢液进入型腔前的浇注系统中将宏观氧化夹杂物去除。联合碳化物公司的Farrel,Bilek和Hilty研究了脱氧夹杂物和再氧化夹杂物的形成机制[5]。
他们的结论是大尺寸的氧化物夹杂是浇注期间再氧化的结果。Farrel等人认为再氧化产物要明显大于脱氧产物，并且在硅锰等较弱脱氧剂的情况下数量较多。在铝脱氧钢中Z初生成的再氧化夹杂物是串状或丛状的氧化铝。随着再氧化的进行，夹杂物中氧化铝所占的百分比不断下降，而硅、锰所占的百分比不断上升。Farrel等人提出的再氧化夹杂物和脱氧夹杂物的形成机制示于图3中。得于的结论之一是问题的解决将更多的是一个机械的而非化学的问题。改变脱氧工艺将使再氧化产生的夹杂物的成分发生改变，但不能阻止其产生。在商品铸钢件中观察到的宏观氧化物夹杂的尺寸范围从直径3mm到大于50mm，在铸件表面形成一个深达6mm或更深的坑。由于上浮作用，宏观氧化物夹杂几乎总是位于铸件上箱表面或皮下（图1）。
过去35年来，众多的研究者研究了氧化物夹杂的形成问题。由某国铸钢协会（SFSA）和联合碳化物公司的研究者的研究结果是这一问题的总结。早在上世纪60年代初期的BattelleMemorial学院，由某国铸钢协会赞助的研究工作得出宏观氧化物夹杂主要来源于钢水浇注期间的再氧化和熔融的浇包耐火材料的结论[3]。来自于商品铸件和实验铸件的宏观氧化夹杂物的组成描给在SiO2-Al2O3-MnO+FeO伪三元系相图中（图2）。这些宏观氧化夹杂物的化学成分受到钢水成分（主要是Mn/Si比）和加入的强脱氧剂（Al,Ti,Zr）的强烈影响。研究者的结论是宏观氧化物夹杂形成于型腔外及浇注期间存在于浇注系统中的硅砂的卷入。

ZG40Cr28Ni48W5铸件一但进入型腔，夹杂物上浮至上箱铸件表面导致嵌入的表面缺陷。基于成分的不同，这些夹杂物大致在1149°-1260°C之间凝固。早期的研究得到两个重要的结论：1)宏观氧化夹杂物只要存在氧的情况下，不管是空气中的氧还是与钢液有接触的耐火材料，就会产生；2)问题的解决需在在钢液进入型腔前的浇注系统中将宏观氧化夹杂物去除。联合碳化物公司的Farrel,Bilek和Hilty研究了脱氧夹杂物和再氧化夹杂物的形成机制[5]。他们的结论是大尺寸的氧化物夹杂是浇注期间再氧化的结果。Farrel等人认为再氧化产物要明显大于脱氧产物，并且在硅锰等较弱脱氧剂的情况下数量较多。在铝脱氧钢中Z初生成的再氧化夹杂物是串状或丛状的氧化铝。