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    澆注溫度及粉劑粒度對硬化層質量的影響


    對于不經加工直接使用的鑄件,可以采用鑄造表面合金化(或稱涂覆鑄造)工藝,在鑄件的特定表面熔覆一層以硼化物為主要耐磨材料的硬化層,從而提高農機耐磨鑄件的耐磨性。此技術可以在零件鑄造過程中形成硬化層,具有工藝簡單、成本低等特點,可廣泛應用于農機抗磨鑄件的生產中。還可使農機零件(如犁鏵、播種機的開溝器等)形成硬度及耐磨性不同的表面,從而形成自磨刃,提高其入土性能。其他機械(如礦山、建筑等)要求耐磨的鑄件,也可以利用該項技術進行處理。

      試驗方法及材料利用膏塊涂覆法進行試驗研究,以硼鐵為供硼劑,鉻鐵為增強劑,另外加入一定量的熔合劑,將這些組分粉碎成100目后,按一定比例混合,用粘結劑調成糊狀。將型芯砂或石英砂用水玻璃混合均勻,按鑄鐵表面形狀大小填壓成一定厚度的膏塊,膏塊上插通氣孔,送入烘箱在100℃左右時進行烘烤、硬化,用小刷子將已配置好的合金粉劑按不同厚度均勻地涂于膏塊表面,自然風干5h,即可澆注使用。將做好的膏塊置于鑄型的底面或側面,基體為合金粉劑熔于鑄件表面,取出后冷卻。用71型顯微硬度計對硬化層進行顯微組織觀察,用XJ-16型顯微鏡及其附件進行顯微組織照相。

      融合較差的主要原因在于鉻鐵的含量較高,由于鉻鐵熔點高,復合涂料層在形成過程中,需要的熱量也較多,但是鑄件的形成過程較短,再加上熱量的散失,使得該成分的融合質量較差。另外還發現,熔合劑是熔點較低的金屬,在金屬中的含量很高,造成復合層分布厚薄不勻,影響鑄件的使用效果。而且在澆注過程中會使合金粉層塌陷。因此低熔點的熔合劑含量在2%~5%左右。這些熔合劑的存在,在澆入鐵水時,要先于合金粉熔化,這樣液體的熔合劑就包圍在合金粉粒周圍,使其表面熔化燒結,提高合金粉劑與鐵水的潤濕性。

      粘結劑對表面硬化層質量的影響粘結劑要使合金粉劑能夠涂附在型腔壁或膏塊表面上,并在高溫鐵水的沖刷下,具有一定的強度,還能形成穩定的毛細孔隙,這樣可保證高溫鐵水在毛細作用下,浸透整個合金粉層,從而形成質量較好的復合硬化層.另外,毛細孔隙的存在,還可使澆注過程中形成的氣體逸出,不致在合金層內形成氣孔。同時制作膏塊的粘結劑要使膏塊本身具有一定的強度,保證在澆注過程中不變形,或不被高溫鐵水沖散。

      通過實驗,發現用PVA作粘結劑效果最好,其次是氯丁酚醛膠。用水玻璃烘干后具有很好的強度,但它在澆注過程中容易分解成NaO,這些物質又是造渣材料,由于鐵水的凝固時間較短,來不及浮出就固溶到合金層內,形成夾渣。對于氯丁酚醛膠在高溫時因分解和燃燒,油膜被破壞而失去高溫強度,澆入鐵水后合金粉劑易被沖散,另外,氯丁酚醛膠燃燒產生大量氣體,若排氣不暢,易在鐵水和膏塊之間產生氣體層,使鐵水滲透能力下降,造成分層現象,致使合金層與母材結合不牢,或在合金層中形成氣孔。相對于氯丁酚醛膠,PVA的發氣量較少。另外,粘結劑加入量要適中,只有當粘結劑加入量適中時,才能保證合金硬化層的質量。但還是應該盡可能減少粘結劑的加入量。

      澆注溫度及粉劑粒度對硬化層質量的影響澆注溫度對合金層質量的影響最大,因為澆注溫度高,合金粉末之間的化學反應進行得充分,析出的活性硼原子多,而且高溫下的硼原子擴散滲透能力強。另外,溫度越高,鐵水的粘度越小,流動性越好,對合金粉層的浸透性越好,形成的氣體及渣能夠及時排出,從而形成質量較好合金硬化層。若澆注溫度過低,膏塊得不到充分的熱量,加之流動性差,滲透能力下降,鐵水不易與膏塊顆粒熔合,常出現夾渣,氣孔等缺陷。但澆注溫度也不能過高,過高會使膏塊發生變形,合金粉劑易被鐵水沖散,形成不了質量均勻的表面合金層,還會使鑄件的其它部位產生氣孔、粘砂等缺陷。因此澆注溫度一般控制在1300合金粉劑的粒度也可影響硬化層質量,粒度過小,毛細作用較差,鐵水的浸透能力很弱,這樣就會使合金層熔合不好。粒度過大,則可在合金層中形成硬質顆粒,影響合金層的機械性能。在觀察該硬化層顯微組織時也發現了有圓角的硬質顆粒夾雜物。實驗證明,合金粉劑的粒度在100目效果較好。

      現場試驗將該技術應用于磨米機輸送機構的U形襯套鑄件生產中,在該鑄件內壁表面上形成一層硬化合農業工程學報金層,安裝到機械上進行試驗。結果發現,材質為HT250的U形襯套生產100~150t米粉就磨損嚴重,必須更換。而內壁有合金層的U形襯套(材質也為生產了300t還能夠滿足其實用性能。耐磨性能提高了1倍以上,使用壽命延長,且生產效率得到大幅度提高。

      結論1)表面合金硬化層的質量受到合金粉劑的組分及粒度、粘結劑、澆注溫度等因素的影響。

      2)表面硼化物復合增強材料技術具有生產成本低,方法簡便易行等特點,非常適用于農機、礦山、建筑機械等耐磨鑄件的生產中。 


    【上一個】 裂紋缺陷的特征該產品產生裂紋的情況我們逐個進行分析 【下一個】 對低鉻白口鑄鐵的腐蝕磨損性能進行研究

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