Cum alegi turnarea potrivită din alte crom rezistente la uzură pentru aplicarea ta?

Cum determină conținutul de crom ce mecanism de uzură rezistă cel mai bine o turnare

Piese turnate rezistente la uzură din aliaj de crom sunt de obicei clasificate în funcție de conținutul de crom în grade scăzut de crom (10-15%), crom mediu (15-20%) și crom ridicat (20-30%), iar această clasificare nu este arbitrară; determină direct ce tip de uzură va rezista cel mai eficient turnării. Piesele turnate de fier alb cu conținut ridicat de crom formează o rețea densă de carburi de crom în matricea metalică, iar aceste carburi sunt semnificativ mai dure decât particulele abrazive întâlnite în mod obișnuit în prelucrarea mineralelor, cum ar fi nisipul siliciu sau minereul zdrobit. Acest lucru face ca turnările cu conținut ridicat de crom să fie deosebit de potrivite pentru uzura abrazivă din contactul de alunecare cu particule dure, cum ar fi căptușelile pompelor de șlam sau barele de ridicare a morii cu bile.

Calitățile mai scăzute de crom, prin contrast, tind să aibă o performanță mai bună în condiții de uzură dominate de impact, deoarece volumul redus de carbură lasă o matrice mai dură, mai ductilă, care poate absorbi energia de impact fără crăpare. O turnare selectată exclusiv în funcție de gradul de duritate, fără a lua în considerare dacă modul real de uzură în exploatare este abraziv sau dominat de impact, adesea are performanțe slabe, deoarece o turnare cu crom ridicat, optimizată pentru rezistența la abraziune, poate fi mai predispusă la fisurare la încărcare la impact repetat decât un grad mai scăzut de crom cu o matrice mai dură.

Potrivirea gradului de crom la dimensiunea particulelor și la energia de impact

Aplicațiile care implică impacturi mari, de înaltă energie, cum ar fi ciocanele de concasor care prelucrează rocă grosieră, beneficiază, în general, de un conținut mai scăzut de crom cu duritate mai mare, în timp ce aplicațiile care implică șlam abraziv fin cu impact minim, cum ar fi carcasele pompelor care manipulează steril, beneficiază de un conținut mai mare de crom optimizat exclusiv pentru rezistența la abraziune. Revizuirea distribuției reale a dimensiunii particulelor și a energiei de impact a aplicației specifice, mai degrabă decât utilizarea implicită la cel mai înalt grad de crom disponibil, ajută la potrivirea compoziției de turnare cu mecanismul de uzură dominant cu care se va confrunta de fapt.

Practici de tratare termică care determină duritatea și duritatea finală

Piesele turnate din aliaj de crom nu își ating întregul potențial de rezistență la uzură fără un tratament termic adecvat, deoarece microstructura turnată conține de obicei austenită reținută care reduce duritatea sub ceea ce este capabilă să obțină compoziția aliajului. Procesul de tratament termic de destabilizare menține turnarea la o temperatură ridicată, de obicei în intervalul 950-1050°C, în funcție de aliajul specific, care precipită carburi secundare din matrice și transformă o mare parte din austenita reținută în martensită la răcire controlată. Această transformare este cea care conferă pieselor turnate cu crom ridicat duritatea lor ridicată caracteristică, adesea în intervalul 58-64 HRC după un tratament adecvat, în comparație cu duritatea turnată care poate scădea considerabil.

Controlul vitezei de răcire în timpul acestui proces contează la fel de mult ca și temperatura de vârf în sine. Răcirea prea lent permite austenitei să se transforme înapoi în perlită mai moale, mai degrabă decât în ​​martensită, în timp ce răcirea prea rapidă poate introduce fisurarea prin stres termic, în special în piese turnate cu grosime variabilă a peretelui, unde secțiunile subțiri se răcesc mult mai repede decât secțiunile groase. Furnizorii cu procese mature de tratament termic folosesc de obicei profile de răcire specifice secțiunii sau călire a aerului ajustate la geometria turnării, mai degrabă decât o singură viteză de răcire fixă ​​aplicată uniform, indiferent de grosimea piesei.

Compararea claselor obișnuite de aliaj de crom pentru aplicații de uzură

Alegerea dintre clasele standard de aliaje de crom necesită cântărirea durității, tenacității și costurilor în raport cu condițiile specifice de uzură ale aplicației. Comparația de mai jos prezintă punctele în care notele comune diferă în ceea ce privește performanța practică.

Molibdenul și nichelul se adaugă frecvent la clasele de crom înalt în procente mici pentru a îmbunătăți întăribilitatea în turnările cu secțiuni mai groase, deoarece aceste elemente de aliere ajută la asigurarea transformării întregii secțiuni în martensită în timpul tratamentului termic, mai degrabă decât doar straturile exterioare, un aspect care devine important odată ce grosimea peretelui de turnare depășește aproximativ 50 mm.

Defecte comune de turnare specifice producției de aliaje de crom

Piesele turnate din aliaj de crom prezintă anumite riscuri de defecte, care sunt mai pronunțate decât în turnările standard din oțel carbon sau fontă gri, în mare parte datorită conținutului ridicat de carbură și sensibilității aliajului la viteza de răcire. Segregarea carburilor, unde carburile se adună inegal, mai degrabă decât să se distribuie uniform prin matrice, creează zone localizate de duritate redusă care pot iniția fisurarea la impact, chiar și atunci când citirea durității medii a piesei îndeplinește specificațiile. Acest defect nu este întotdeauna vizibil extern și necesită adesea o examinare metalografică în secțiune transversală pentru a fi detectat.

• Ruperea la cald în timpul solidificării este mai probabilă în aliajele cu conținut ridicat de crom datorită intervalului lor mai larg de temperatură de solidificare și necesită o proiectare atentă a porții și a coloanei pentru a gestiona tensiunile de contracție pe măsură ce turnarea se răcește.
• Fisurarea prin tratament termic poate apărea dacă ciclul de destabilizare și călire nu este ajustat pentru geometria specifică a turnării, în special la colțurile interioare ascuțite unde stresul termic se concentrează în timpul răcirii rapide.
• Porozitatea de contracție în secțiuni groase este obișnuită dacă amplasarea coloanei nu ține cont de modelul de solidificare al aliajului, deoarece aliajele de crom se solidifică cu un model diferit decât oțelul carbon simplu și necesită ridicări dimensionate și poziționate corespunzător.

Metode de verificare a calității pe care cumpărătorii ar trebui să le solicite

Deoarece elementele turnate de uzură din aliaj de crom intră adesea în componente care sunt scumpe sau perturbatoare de înlocuit odată instalate, verificarea calității înainte de expediere, mai degrabă decât după defecțiunea în funcționare, este o investiție utilă pentru cumpărătorii care se aprovizionează în volum. Testarea durității în mai multe puncte de-a lungul turnării, mai degrabă decât o singură citire într-o singură locație convenabilă, verifică uniformitatea durității care indică penetrarea adecvată a tratamentului termic prin toată grosimea secțiunii, nu doar la suprafață.

Examinarea metalografică a unui eșantion de turnare din fiecare lot de producție dezvăluie morfologia și distribuția reală a carburilor, confirmând că microstructura se potrivește cu ceea ce ar trebui să producă aliajul specificat și tratamentul termic, mai degrabă decât să se bazeze doar pe un certificat de compoziție chimică și un număr de duritate. Pentru aplicații critice, solicitarea datelor de testare a impactului împreună cu datele de duritate oferă o imagine mai completă a modului în care turnarea se va comporta în funcțiune, deoarece două piese turnate cu citiri identice de duritate pot avea duritate semnificativ diferită, în funcție de distribuția lor de carbură și de calitatea tratamentului termic.

Inspecție dimensională pentru piesele de uzură cu toleranțe de împerechere

Piesele turnate de uzură care se montează pe alte echipamente, cum ar fi plăcile de căptușeală înșurubate într-o carcasă de moară sau în carcasa concasorului, necesită verificarea dimensională a caracteristicilor de montare și a suprafețelor de îmbinare în plus față de verificările proprietăților materialelor. O turnare cu duritate și compoziție corecte, dar un model de orificii de montaj în afara toleranței poate provoca o întârziere la instalare sau poate necesita modificarea pe teren, care este un cost pe care inspecția dimensională înainte de expediere este destinată să-l prevină.