高錳鋼鑄造工藝

　　在高能量沖擊的工作條件下，高錳鋼與超高錳鋼鑄件的應(yīng)用范圍是廣闊的。許多鑄造廠，對(duì)生產(chǎn)此類鋼種鑄件缺乏必要的認(rèn)識(shí)。現(xiàn)對(duì)具體操作做簡(jiǎn)要的說明，供生產(chǎn)者參考。
　　化學(xué)成分
　　高錳鋼按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分為5個(gè)牌號(hào)，主要區(qū)別是碳的含量，其范圍是0.75%－1.45%。受沖擊大，碳含量低。錳含量在11.0%－14.0%之間，一般不應(yīng)低于13%。超高錳鋼尚無國(guó)標(biāo)，但錳含量應(yīng)大于18%。硅含量的高低，對(duì)沖擊韌度影響較大，故應(yīng)取下限，以不大于0.5%為宜。低磷低硫是最基本的要求，由于高的錳含量自然起到脫硫作用，故降磷是最要緊的，設(shè)法使磷低于0.07%。鉻是提高抗磨性的，一般在2.0%左右。
　　爐料
　　入爐材料是由化學(xué)成分決定的。主要爐料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼（或鋼錠）、高碳錳鐵、中碳錳鐵、高碳鉻鐵及高錳鋼回爐料。這里特別提醒的是由人認(rèn)為只要化學(xué)成分合適，就可以多用回爐料。這個(gè)認(rèn)識(shí)是有害的。某些廠之所以產(chǎn)品質(zhì)量不佳，皆出于此。不僅高錳鋼、超高錳鋼，凡是金屬鑄件，絕不可以過多的使用回爐料，回爐料不應(yīng)超過25%。那么，回爐料過剩該如何？只要把廢品降到最低，回爐料就不會(huì)過剩。
　　熔煉
　　這里著重講加料順序，無論用中頻爐，還是電弧爐熔煉，總是先熔煉碳素鋼，而各類錳鐵和其他貴重合金材料，要分多次，每次少量入爐，貴重元素在最后加入，以減少燒損。料塊應(yīng)盡量小些，以50－80mm為宜。熔清后，爐溫達(dá)到1580－1600℃時(shí)，要脫氧、脫氫、脫氮，可用鋁絲，也可用Si-Ca合金或SiC等材料。將脫氧劑一定壓到爐內(nèi)深處。金屬液面此時(shí)用覆蓋劑蓋嚴(yán)，隔斷外界空氣。還要鎮(zhèn)靜一段時(shí)間，使氧化物、夾雜物有充足時(shí)間上浮。然而，不少企業(yè)，只將鋁絲甚至鋁屑，撒再金屬液面上，又不加覆蓋，豈不白白浪費(fèi)！在此期間，及時(shí)用中碳錳鐵來調(diào)整錳與碳的含量。
　　鋼液出爐前，將澆包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出爐期間用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多種微量元素做變質(zhì)處理，是使一次結(jié)晶細(xì)化的必要手段，它對(duì)產(chǎn)品性能影響是至關(guān)重要的。
　　爐料與造型材料
　　要延長(zhǎng)爐令，當(dāng)分清鋼種與爐襯的屬性。錳鋼屬堿性，爐襯當(dāng)然選用鎂質(zhì)材料。搗打爐襯要輪番周而復(fù)始換位操作。添加爐襯材料不可過厚，每次80厘米左右為宜，搗畢要低溫長(zhǎng)時(shí)間烘烤。如提高生產(chǎn)效率，筆者建議采用成型坩堝（沈陽(yáng)力得廠和恒豐廠均又成品出售），從拆爐搗裝成，不用1小時(shí)，即可投入生產(chǎn)，同時(shí)成型坩堝對(duì)防穿爐大裨益。當(dāng)然，爐令的長(zhǎng)短與操作者大又關(guān)系。不少操作者像擲鉛球的運(yùn)動(dòng)員一樣，把爐料從三四米之外投入爐內(nèi)，既不安全又傷爐令，應(yīng)將爐料置于爐口旁預(yù)熱，然后用夾子慢慢地將爐料順爐料置于爐口旁預(yù)熱，然后用夾子慢慢地將爐料順爐壁放入。
　　造型材料和涂料也應(yīng)與金屬液屬性相一致，或者用中興材料（如鉻鐵礦砂、棕剛玉等）。若想獲得一次結(jié)晶細(xì)化的集體，采用蓄熱量大的鉻鐵礦砂是正確的，尤其是消失模生產(chǎn)廠，用它將克服散熱慢的缺點(diǎn)。
　　鑄造工藝設(shè)計(jì)
　　錳鋼的特點(diǎn)是凝固收縮大，散熱性差，據(jù)此，在工藝設(shè)計(jì)中鑄造收縮率取2.5%－2.7%，鑄件越長(zhǎng)大、越應(yīng)取上限。型砂與砂芯的退讓性一定要好。澆注系統(tǒng)采取開放式。多個(gè)分散的內(nèi)澆道從鑄件的薄壁處引入，且成扁而寬的喇叭狀，靠近鑄件處的截面積大于與橫澆道相聯(lián)的截面積，使金屬液快速平穩(wěn)地注入鑄型，防止整個(gè)鑄型內(nèi)的溫差過大。冒口直徑要大于熱節(jié)直徑，緊靠熱節(jié)，高度是直徑的2.5－3.0倍，必須采用熱冒口甚至澆冒口合一，讓充足的高溫金屬液來不足鑄件在凝固收縮時(shí)之空位。將直澆道、冒口位于高處（砂箱有5－8。的斜度）也是正確的。澆注時(shí)盡可能低溫快澆。一旦凝固，要及時(shí)松砂箱。聰明的設(shè)計(jì)師總是善于利用冷鐵，包括內(nèi)冷鐵于外冷鐵，它既細(xì)化一次結(jié)晶，消除縮孔、縮松，又提高工藝出品率，當(dāng)然，適宜的用量和規(guī)格是應(yīng)該考慮的。內(nèi)冷鐵要干凈、易熔，用量以少為宜。外冷鐵的三維尺寸與冷卻物的三維尺寸為0.6－0.7倍的函數(shù)關(guān)系。過小不起作用，過大造成鑄件開裂。鑄件在型內(nèi)要長(zhǎng)時(shí)間保溫，直到低于200℃再開箱。
　　熱處理
　　通常采用高溫臺(tái)車式電爐進(jìn)行。熱處理開裂，是低溫階段升溫過快所致。故正確的操作是350℃以下，升溫速度<80℃/h，750℃以下，<100℃/h，且有不同時(shí)期的保溫。至>750℃時(shí)，鑄件內(nèi)呈塑性狀態(tài)，可以快速升溫了。至1050℃時(shí)根據(jù)鑄件的厚度確定保溫時(shí)間（通常為1小時(shí)/25mm）；然后再快速升到1100℃左右保溫半小時(shí)出爐。鑄件出爐后必須盡快入水，出爐到入水的時(shí)間不能超過45秒，冬季時(shí)間應(yīng)更短。高溫時(shí)升溫太慢，保溫時(shí)間太短，出爐后到入水時(shí)間間隔過長(zhǎng)（不應(yīng)>0.5min），這一切都影響鑄件質(zhì)量。入水溫度應(yīng)<30℃，淬火后，水溫<50℃，水量應(yīng)不小于鑄件重量的8倍。冷水從池下部進(jìn)入，溫水從池頂面流出。鑄件在水池中要三個(gè)方向不停地一動(dòng)。
　　切割與焊接
　　因?yàn)殄i鋼熱傳導(dǎo)性能差，所以在切割澆冒口時(shí)應(yīng)十分注意。最好將鑄件置于水中，被切割部分露在水外，切割時(shí)留一定量的茬，熱處理后磨掉。
　　不少?gòu)S，焊接和焊補(bǔ)成為必然。選用奧氏體基的錳鎳焊條（D256或D266型），規(guī)格細(xì)長(zhǎng)，φ3.2mm×350mm，外層藥皮為堿性。操作時(shí)采用小電流，弱電弧，小焊道多焊層、始終保持低溫度少熱量的操作方法。一邊焊接一邊擊打，消除應(yīng)力。重要鑄件必須探傷。
　　生產(chǎn)的注意事項(xiàng)
　　生產(chǎn)者要考慮的，不僅僅是降低生產(chǎn)成本，但更重要的是不出廢品，最大限度地出優(yōu)質(zhì)品，進(jìn)而最到限度地?cái)U(kuò)大占領(lǐng)市場(chǎng)份額。這看起來是慢而費(fèi)，實(shí)際上是快而省，這個(gè)觀念不僅認(rèn)識(shí)到，更重要的是要做到。