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铸造论坛»铸造论坛 铸造技术交流区 碳钢铸造 低碳钢铸件如何防渗碳
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低碳钢铸件如何防渗碳

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发表于 2017-9-20 10:42:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
    低碳钢(low carbon steel)又称软钢,含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造,,焊接和切削, 常用於制造链条, 铆钉, 螺栓, 轴等。碳含量低于0.25%的碳素钢,因其强度低、硬度低而软,故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢,大多不经热处理用于工程结构件,有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。

  低碳钢铸件表面发生渗碳有哪些影响

  造成低碳钢铸件表面发生渗碳的原因:

  对于低碳钢铸件,模型材料中的碳易使铸件表面产生增碳现象,从而导致各种碳缺陷。其中PS、PS+PMMA、PMMA对铸件的增碳影响程度依次减小。同时,铸造工艺也是发生渗碳的重要因素

  在钢液浇注和铸件凝固过程中,树脂砂型(芯)工作表层和涂料中的树脂等有机物发生热分解,产物为CO、CO2、CH4及少量H2,还有一定量的热解碳;这些含碳热解产物通过砂型(芯)/铸件界面向铸件表层扩散和渗透,导致铸件表层增碳。

  低碳钢铸件表面发生渗碳对后期加工的影响:

  1、铸钢件增碳会降低断面收缩率、伸长率,恶化塑性和韧性。

  2、低碳钢铸件表层增碳还会导致硬度增加、机加工困难、焊接性能下降等问题。

  3、低碳不锈钢铸件表层增碳还会使其抗腐蚀能力下降。

  一、低碳钢铸件防渗碳涂料的成分设计

  新型低碳不锈钢铸件防渗碳涂料主要由耐火基料、粘结剂、溶剂、分散悬浮剂和其它附加物(烧结助剂、消泡剂、润湿剂、减水剂、固化剂、流平剂等)组成。

  1、耐火粉料的选择

  低碳不锈钢铸件防渗碳涂料不仅要求涂层烧结致密,而且要求具有良好的防粘砂效果。要获得在高温下高致密、具有良好屏蔽性的涂层的方法有:

  (1)使用烧结温度比金属的浇注温度低50~100℃,能发生轻度烧结的耐火材料,以形成致密的涂层。

  (2)在涂料耐火骨料中配入某些助熔成分,在浇注温度下适度熔融,形成一层致密无缝的玻璃体。

  (3)选用细粒度的耐火粉料。一般要求粉料粒度能全部过325目(40μm),其中<10μm的应占15%~20%为宜。

  根据以上分析,为了同时保证低碳不锈钢铸件防渗碳和防粘砂的双重效果,最好采用325目锆英粉作为本涂料的耐火基料。

  2、粘结剂的选择

  铸造涂料既要具有一定的常温强度,又要具有良好的高温强度。根据这一要求,粘结剂应采用有机低温粘结剂和无机高温粘结剂复合使用工艺。但是,有机粘结剂一般含碳,其高温热解产物必然含碳。因此,在保证涂料具有一定常温强度的前提下,应尽量减少涂料中有机粘结剂的加入量,多使用无机高温粘结剂。

  3、溶剂

  醇基涂料的溶剂一般采用乙醇,但是普通工业乙醇的燃烧性在冬季较差,涂层燃烧不完全。为了改善燃烧性能,降低生产成本,可加入甲醇作为辅助溶剂,但因其对人体视神经有较强的刺激性,故不应多加。水基涂料的溶剂采用普通自来水。

  4、分散悬浮稳定剂的选择

  新型分散悬浮剂具有以下特点。

  (1)醇基复合分散悬浮剂不需用含碳量较高的二甲苯引发,仅用水活化即可,而且在乙醇中的膨胀值与膨润土相当。

  (2)耐火度高达1650~1670℃,比膨润土高300℃以上,对涂料耐火性能无不良影响。

  (3)0~1200℃热收缩率为12.1%,仅为膨润土0~1200℃热收缩率的2/3,不会使涂层产生裂纹缺陷。

  (4)耐火度和抗裂性的显著提高,使其在涂料中的容许最高加入量可高达12%(占耐火粉料重),加入量范围宽。

  (5)起分散剂作用的主要组分同时具有涂料高温粘结剂作用;起悬浮剂作用的主要组分同时也是低温或高温粘结剂,均具有多重作用。

 二、低碳钢铸件防渗碳涂料的生产工艺及设备的选择

  目前涂料的加工设备主要有搅拌机、碾压机和球磨机三种。搅拌机和碾压机对涂料耐火粉料的细化作用很弱,混匀性差,混制的涂料悬浮性和涂刷性等工艺性能较差。球磨机对粉料的细化作用较好,但不能连续生产,而且加工时间仍长达数小时,生产效率较低,不适于大批量生产。

  预先辅以搅拌机搅拌的胶体磨加工工艺,是迄今较为理想的涂料生产工艺。初步搅拌均匀的涂料经齿轮泵打入胶体磨后,由于胶体磨转齿和定齿之间(两者间隙60μm以下)的相对高速转动(转速高达3000r/min),涂料受到很强的抽吸、剪切、摩擦和高频震动等作用(齿轮泵也有这些作用),能得到有效的搅拌、匀化、分散和细化,并使粉粒产生新的活性表面(活化),从而获得优异的悬浮性、涂刷性、渗透性和粘附强度等工艺性能。

  采用这种搅拌机-齿轮泵-胶体磨系统配制涂料,可以放宽对耐火粉料原材料的细度要求,还能实现机械化连续生产,而且混制加工周期短,生产效率高(比碾压机等传统设备提高数倍至十多倍)。

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