2.5耐熱鑄鐵件 (見(jiàn)表2.1-11、表2.1-12)

1.GB/T9437seZoo，《耐熱鑄鐵件》代替GB/T9437一l，朋。適用于砂型鑄造或?qū)嵝耘c砂型相仿的鑄型中澆注而成
的且工作在1100℃以下的耐熱鑄鐵件。
2.鑄件的幾何形狀與尺寸應(yīng)符合圖樣的要求。其尺寸公差和加工余量應(yīng)符合GB/t6414的規(guī)定，其重量偏差應(yīng)符合
GB/Tll351的規(guī)定。
3.鑄件表面粗糙度應(yīng)符合GB/T6060.1的規(guī)定，由供需雙方商定標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。
4.鑄件應(yīng)清理干凈，修整多余部分，去除澆冒口殘余、芯骨、枯砂及內(nèi)腔殘余物等。鑄件允許的澆冒口殘余、披
縫、飛刺殊余、內(nèi)腔清潔度等，應(yīng)符合需方圖樣、技術(shù)要求或供需雙方訂貨協(xié)定。
5.鑄件上允許的缺陷，其形態(tài)、數(shù)量、尺寸與位里、可否修補(bǔ)及修補(bǔ)方法等由供需雙方商定。

耐熱鑄鐵室溫力學(xué)性能、高溫短時(shí)力學(xué)性能及應(yīng)用(摘自GB/t9437-2009)

HTRCr
使用條件：在空氣爐氣中，耐熱溫度到550℃。具有高的性和體積穩(wěn)定性
應(yīng)用舉例：適用于急冷急熱的,薄壁，細(xì)長(zhǎng)件。用于爐條、高爐支梁式水箱、金屬型、玻璃模等
HTRCr2
使用條件：在空氣爐氣中，耐熱溫度到550℃。具有高的性和體積穩(wěn)定性
應(yīng)用舉例：適用于急冷急熱的,薄壁，細(xì)長(zhǎng)件。用于煤氣爐內(nèi)灰盆、礦山燒結(jié)車(chē)擋板等
HTRCr16
使用條件： 在空氣爐氣中耐熱溫度到900℃。具有高的室溫及高溫強(qiáng)度，高的性，但常溫脆性較大。
耐硝酸的腐蝕。
應(yīng)用舉例： 可在室溫及高溫下作抗磨件使用。用于退、煤粉燒嘴、爐柵、水泥焙燒爐零件、
化工機(jī)械等零件。
HTRSi5
使用條件： 在空氣爐氣中，耐熱溫度到700℃。耐熱性較好，承受機(jī)械和熱沖擊能力較差。
應(yīng)用舉例：用于爐條、煤粉燒嘴、鍋爐用梳形定位析、換熱器針狀管、二硫化碳反應(yīng)瓶等。
QTRSi4
使用條件： 在空氣爐氣中耐熱溫度到650℃。力學(xué)性能抗裂性較RQTSi5好。
應(yīng)用舉例：用于玻璃窯煙道閘門(mén)、玻璃引上機(jī)墻板、加熱爐兩端管架等。
QTRSi4Mn
使用條件： 在空氣爐氣中耐熱溫度到680℃。高溫力學(xué)性能較好。
應(yīng)用舉例：用于內(nèi)然機(jī)排氣岐管、罩式退火爐導(dǎo)向器、燒結(jié)機(jī)中后熱篩板、加熱護(hù)吊梁等。
QTRSi4Mn1
使用條件： 在空氣爐氣中耐熱溫度到800℃。高溫力學(xué)性能較好。
應(yīng)用舉例：用于內(nèi)然機(jī)排氣岐管、罩式退火爐導(dǎo)向器、燒結(jié)機(jī)中后熱篩板、加熱護(hù)吊梁等。
QTRSi5
使用條件： 在空氣爐氣中耐熱溫度到800℃。常溫及高溫性能顯著優(yōu)于RTSi5。
應(yīng)用舉例：用于煤粉燒嘴、爐條、輻射管、煙道閘門(mén)、加熱爐中間管架等。
QTRAL5Si4
使用條件： 在空氣爐氣中耐熱溫度到900℃。耐熱性良好
應(yīng)用舉例：適用于高溫輕載荷下工作的耐熱件。用于燒結(jié)機(jī)蓖條、爐用件等。
QTRAL5Si5
使用條件： 在空氣爐氣中耐熱溫度到1050℃。耐熱性良好
應(yīng)用舉例：適用于高溫輕載荷下工作的耐熱件。用于燒結(jié)機(jī)蓖條、爐用件等。
QTRAL22
使用條件：在空氣滬氣中耐熱溫度到1100℃。具有優(yōu)良的能力，較高的室溫和高溫強(qiáng)度，韌性好，
抗高溫硫蝕性好。
應(yīng)用舉例：適用于高溫(1100℃)、載荷較小、溫度變化較緩的工件。用于鍋爐用側(cè)密封塊、鏈?zhǔn)?br/>加熱爐爐爪、黃鐵礦焙燒爐零件等。原材料缺陷引起的鍛件缺陷通常有：

1.表面裂紋。表面裂紋多發(fā)生在軋制棒材和鍛制棒材上，一般呈直線形狀，和軋制或鍛造的主變形方向一致。造成這種缺陷的原因很多，如鋼錠內(nèi)的皮下氣泡在軋制時(shí)一面沿變形方向伸長(zhǎng)，一面暴露到表面上或向內(nèi)部深處發(fā)展。又如在軋制時(shí)，坯料的表面被劃傷，造成應(yīng)力集中，沿劃痕開(kāi)裂等等。這種裂紋若在鍛造前不去掉，鍛造時(shí)便可能擴(kuò)展引起鍛件裂紋。

2.折疊。折疊形成的原因是金屬坯料在軋制過(guò)程中，軋輥上的型槽定徑不正確，或因型槽磨損面產(chǎn)生的毛刺在軋制時(shí)被卷滲入滲出，形成和材料表面成一定傾角的折縫。對(duì)鋼材，折縫內(nèi)有氧化鐵夾雜，四周有脫碳。折疊若在鍛造前不去掉，可能引起鍛件折疊或開(kāi)裂。

3.結(jié)疤。結(jié)疤是在軋材表面局部區(qū)域的一層可剝落的薄膜。結(jié)疤的形成是由于澆鑄時(shí)鋼液飛濺而凝結(jié)在鋼錠表面，軋制時(shí)被壓成薄膜，貼附在軋材的表面，即為結(jié)疤。鍛后鍛件經(jīng)酸洗清理，薄膜將會(huì)剝落而成為鍛件表面缺陷。

4.層狀斷口。層狀斷口的特征是其斷口或斷面與折斷了的石板、樹(shù)皮很相似。層狀斷口多發(fā)生在合金鋼（鉻鎳鋼、鉻鎳鎢鋼等），碳鋼中也有發(fā)現(xiàn)。這種缺陷的產(chǎn)生是由于鋼中存在的非金屬夾雜物、枝晶偏析以及氣孔疏松等缺陷，在鍛、軋過(guò)程中沿軋制方向被拉長(zhǎng)，使鋼材呈片層狀。如果雜質(zhì)過(guò)多，鍛造就有分層破裂的危險(xiǎn)。層狀斷口越嚴(yán)重，鋼的塑性、韌性越差，尤其是橫向力學(xué)性能很低，所以鋼材如具有明顯的層片狀缺陷是不合格的。

5.亮線（亮區(qū)）。亮線是在縱向斷口上呈現(xiàn)結(jié)晶發(fā)亮的有反射能力的細(xì)條線，多數(shù)貫穿整個(gè)斷口，大多數(shù)產(chǎn)生在軸心部分。亮線主要是由于合金偏析造成的。輕微的亮線對(duì)力學(xué)性能影響不大，嚴(yán)重的亮線將明顯降低材料的塑性和韌性。
6.夾渣。熔煉或澆鑄的鋼水由于成分之間或金屬與爐氣、容器之間的化學(xué)反應(yīng)形成的，或者由于耐火材料落入鋼液中形成。在鍛件的橫斷面上，夾渣可以呈點(diǎn)狀、片狀、鏈狀或團(tuán)塊狀分布。嚴(yán)重的夾渣容易引起鍛件開(kāi)裂或降低材料的使用性能。

7.碳化物偏析。碳化物偏析經(jīng)常在含碳高的合金鋼中出現(xiàn)，其特征是在局部區(qū)域有較多的碳化物聚集。形成原因是鋼中的萊氏體共晶碳化物和二次網(wǎng)狀碳化物，在開(kāi)坯和軋制時(shí)未被打碎和均勻分布造成的。碳化物偏析將降低鋼的鍛造變形性能，易引起鍛件開(kāi)裂。鍛件熱處理淬火時(shí)容易局部過(guò)熱、過(guò)燒和淬裂。制成的刀具使用時(shí)刃口易崩裂。

層狀斷裂區(qū)高倍形貌，有大量的顆粒狀碳化物覆蓋，經(jīng)能譜儀分析，該區(qū)域的鎢含量較高，達(dá)18.5％，為材料正常含量的3倍，說(shuō)明斷裂主要沿碳化物偏析區(qū)發(fā)生。

8.鋁合金氧化膜。鋁合金氧化膜一般存在于模鍛件的腹板和分模面附近。在低倍組織上呈微細(xì)的裂口，在高倍組織上呈渦紋狀，在斷口上的特征可分兩類(lèi)：其一，呈平整的片狀，顏色從銀灰色、淺黃色直至褐色、暗褐色；其二，呈細(xì)小密集而帶閃光的點(diǎn)狀物。鋁合金氧化膜是熔鑄過(guò)程中敞露的熔體液面與大氣中的水蒸氣或其它金屬氧化物相互作用時(shí)所形成的氧化膜在鑄造過(guò)程中被卷人液體金屬的內(nèi)部形成的。 鍛件和模鍛件中的氧化膜對(duì)縱向力學(xué)性能無(wú)明顯影響，但對(duì)高度方向力學(xué)性能影響較大，它降低了高度方向強(qiáng)度性能，特別是高度方向的伸長(zhǎng)率、沖擊韌度和高度方向抗腐蝕性能。

9.白點(diǎn)。白點(diǎn)的主要特征是在鋼坯的縱向斷口上呈圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)，在橫向斷口上呈細(xì)小的裂紋。白點(diǎn)的大小不一，長(zhǎng)度由1～20mm或更長(zhǎng)。白點(diǎn)在鎳鉻鋼、鎳鉻鉬鋼等合金鋼中常見(jiàn)，普通碳鋼中也有發(fā)現(xiàn)，是隱藏在內(nèi)部的缺陷。白點(diǎn)是在氫和相變時(shí)的組織應(yīng)力以及熱應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的，當(dāng)鋼中含氫量較多和熱壓力加工后冷卻（或鍛后熱處理）太快時(shí)較易產(chǎn)生。用帶有白點(diǎn)的鋼鍛造出來(lái)的鍛件，在熱處理時(shí)（淬火）易發(fā)生龜裂，有時(shí)甚至成塊掉下。白點(diǎn)降低鋼的塑性和零件的強(qiáng)度，是應(yīng)力集中點(diǎn)，它像尖銳的切刀一樣，在交變載荷的作用下，很容易變成疲勞裂紋而導(dǎo)致疲勞破壞。所以鍛造原材料中不允許有白點(diǎn)。

10.粗晶環(huán)。粗晶環(huán)常常是鋁合金或鎂合金擠壓棒材上存在的缺陷。經(jīng)熱處理后供應(yīng)的鋁、鎂合金的擠壓棒材，在其圓斷面的外層常常有粗晶環(huán)。粗晶環(huán)的厚度，由擠壓時(shí)的始端到末端是逐漸增加的。若擠壓時(shí)的潤(rùn)滑條件良好，則在熱處理后可以減小或避免粗晶環(huán)。反之，環(huán)的厚度會(huì)增加。粗晶環(huán)的產(chǎn)生原因與很多因素有關(guān)。但主要因素是由于擠壓過(guò)程中金屬與擠壓筒之間產(chǎn)生的摩擦。這種摩擦致使擠出來(lái)的棒材橫斷面的外表層晶粒要比棒材中心處晶粒的破碎程度大得多。但是由于筒壁的影響，此區(qū)溫度低，擠壓時(shí)未能再結(jié)晶，淬火加熱時(shí)未再結(jié)晶的晶粒再結(jié)晶并長(zhǎng)大吞并已經(jīng)再結(jié)晶的晶粒，于是在表層形成了粗晶環(huán)。有粗晶環(huán)的坯料鍛造時(shí)容易開(kāi)裂，如粗晶環(huán)保留在鍛件表層，則將降低零件的性能。有粗晶環(huán)缺陷的坯料，在鍛造前將粗晶環(huán)車(chē)去。

用于鍛造的原材料，來(lái)自特鋼鋼廠生產(chǎn)的鋼錠或經(jīng)過(guò)快鍛油壓機(jī)鍛造的圓棒。由于不銹鋼的合金元素較多，導(dǎo)熱性不好，冷卻速度較慢，鋼錠在結(jié)晶凝固過(guò)程中容易產(chǎn)生較大的初生柱狀晶，偏析比較嚴(yán)重，而且晶界富集雜質(zhì)，在鋼錠進(jìn)行鍛造或軋制時(shí)，晶界就成了薄弱環(huán)節(jié)，容易沿晶界開(kāi)裂；在經(jīng)過(guò)快鍛油壓機(jī)鍛造或軋制的鋼坯往往會(huì)出現(xiàn)許多表面缺陷，這些表面缺陷在加熱及鍛造時(shí)會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展。因此，鋼廠在供應(yīng)坯料時(shí)，一般都進(jìn)行車(chē)削剝皮，有的則用砂輪修磨。但是鋼廠對(duì)表面缺陷的往往不夠，特別是用砂輪修磨的表面，仔細(xì)檢查仍可發(fā)現(xiàn)一些殘留的細(xì)小裂紋。如：2016年元月份，某公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為KF436.1-1999、規(guī)格代號(hào)為65×1525的30Cr13氧氣壓縮機(jī)和氮?dú)鈮嚎s機(jī)用活塞桿，原材料規(guī)格為φ120mm×970mm，材料表面有明顯砂輪修磨的痕跡，且修磨得不夠，缺陷較深。在鍛造加熱時(shí)，缺陷急劇向深處擴(kuò)展，結(jié)果導(dǎo)致鍛造以后發(fā)生斷裂，因此必須加強(qiáng)材料的入庫(kù)檢驗(yàn)。如果在鍛造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有裂紋，應(yīng)將裂紋干凈后再鍛。11.縮管殘余?？s管殘余一般是由于鋼錠冒口部分產(chǎn)生的集中縮孔未切除干凈，開(kāi)坯和軋制時(shí)殘留在鋼材內(nèi)部而產(chǎn)生的。縮管殘余四周區(qū)域一般會(huì)出現(xiàn)密集的夾雜物、疏松或偏析。在橫向低倍中呈不規(guī)則的皺折的縫隙。鍛造時(shí)或熱處理時(shí)易引起鍛件開(kāi)裂。
加熱與鍛造溫度
由于Cr13型馬氏體不銹鋼Cr含量較高，使Cr13型馬氏體不銹鋼在700～800℃以下的導(dǎo)熱系數(shù)大大降低。例如，低碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)在100℃時(shí)為0.586J/cm·℃/s，而Cr13型馬氏體不銹鋼則為0.25～0.29J/cm·℃/s。由于Cr13型馬氏體不銹鋼這樣低的導(dǎo)熱系數(shù)，加熱時(shí)入爐溫度應(yīng)低于400℃并緩慢加熱，以避免由于熱應(yīng)力過(guò)大而出現(xiàn)內(nèi)部橫向裂紋，進(jìn)入塑性區(qū)以后可以加快升溫速度。加熱時(shí)應(yīng)采用四段或五段加熱規(guī)范：階段隨爐緩慢升溫至800～850℃；第二階段在800～850℃時(shí)，視直徑大小及裝爐量確定保溫時(shí)間，使坯料整個(gè)截面溫度均勻，以減小熱應(yīng)力；第三階段由于高溫時(shí)Cr13型馬氏體不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)增大，這時(shí)可以以較大的速度繼續(xù)升溫至規(guī)定的加熱溫度；第四階段在設(shè)定溫度下保溫一定的時(shí)間，使坯料整個(gè)截面溫度均勻。

鋼中由于Cr元素的大量加入，使Fe-Cr平衡圖發(fā)生了很大的變化（圖1），Cr13馬氏體不銹鋼出現(xiàn)δ鐵素體的溫度區(qū)域大致在1000～1260℃，溫度越高，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，δ鐵素體的量越多。鋼的牌號(hào)不同化學(xué)成分不同，形成δ鐵素體的溫度范圍也有所不同。由于組織由δ+γ兩相組成，材料的塑性降低，鍛造時(shí)增加了開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，因此應(yīng)將12Cr13鋼的鍛造加熱溫度控制在1100～1150℃（有些資料推薦1150～1180℃）。另外，如果加熱溫度過(guò)高，不僅是12Cr13，20Cr13也將形成大量的δ鐵素體，因此20Cr13鋼的鍛造加熱溫度應(yīng)不超過(guò)1150℃，微過(guò)共析成分的30Cr13鋼的鍛造加熱溫度控制在1100℃即可。Cr13型馬氏體不銹鋼中的δ鐵素體很多時(shí)候是由原材料帶來(lái)的，原材料在冶煉時(shí)由于配料不合理，奧氏體形成元素（如碳元素等）含量偏低，鐵素體形成元素（如鉻元素、鉬元素及釩元素等）含量較高而操作又不規(guī)范，造成微區(qū)偏析，即形成鐵素體元素微區(qū)偏聚，從而增加了δ鐵素體含量，因此在原材料采購(gòu)時(shí)有必要控制δ鐵素體的含量，原材料進(jìn)廠時(shí)應(yīng)進(jìn)行δ鐵素體含量的檢查