علل و پیشگیری از ایجاد ترک در فولاد پر منگنز

1. طراحی ساختار ریخته گری

مشکلات ساختاری مانند تفاوت زیاد در ضخامت دیوار، انتقال نامناسب ضخامت دیوار و انتقال بسیار کم فیله ریخته گری مستعد ترک هستند. بنابراین، طراحی ریخته‌گری باید با فرآیند ریخته‌گری ترکیب شود تا تا حد امکان از طراحی ریخته‌گری نامعقول جلوگیری شود. به عنوان مثال، بخش "+" را می توان به بخش "T" تغییر داد تا تمرکز استرس کاهش یابد.

2. بهینه سازی فرآیند ریخته گری

در فرآیند ریخته گری، عملکرد قالب بسیار مهم است. طراحی غیر معقول جعبه ماسه، مانند دنده های جعبه که مانع انقباض می شود، می تواند باعث ایجاد ترک شود. بنابراین، دنده های جعبه باید در فاصله معینی از ریخته گری و رایزر قرار گیرند.

طراحی نامناسب سیستم ریخته گری، ورودی های متعددی که به صورت پراکنده وارد می شوند، اغلب در محل اتصال با ورودی به دلیل جلوگیری از انقباض ریخته گری ترک می خورند. رایزر باید برای جبران انقباض تنظیم شود، مخصوصاً در هنگام ورود دریچه ریخته گری، که به دلیل دمای بالای محلی، آخرین مورد جامد شدن است و به دلیل جبران ناکافی انقباض مستعد ترک است.

اصل گیرش رایزر این است که از رایزرهای معمولی استفاده نکنید، زیرا در هنگام بریدن رایزر با شعله استیلن، ترک به راحتی ایجاد می شود. بهتر است از رایزرهای جانبی و رایزرهای آسان برش استفاده کنید و معمولاً رایزرها با چکش از بین می روند.

3. کنترل ترکیب مواد

در فولاد پر منگنز، کربن و فسفر بیشترین تأثیر را در ایجاد ترک دارند. هر چه محتوای کربن بیشتر باشد، شکستن قالب برای ریخته گری آسان تر است. بنابراین، محتوای کربن و فسفر در فولاد مذاب باید به شدت کنترل شود. مقدار کمی از سولفید به عنوان آخال های غیرفلزی در فولاد باقی می ماند که تأثیر کمی بر عملکرد فولاد دارد، بنابراین می توان آن را نادیده گرفت. هنگامی که محتوای فسفر بالاتر از 0.06٪ باشد، شکل‌پذیری به شدت کاهش می‌یابد، که به راحتی می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های داغ در ریخته‌گری شود. بنابراین، محتوای فسفر باید در طول تولید به شدت کنترل شود. کربن و منگنز اجزای اصلی فولاد پر منگنز هستند. در شرایط عادی، ساختار متالوگرافی فولاد منگنز بالا یک فاز آستنیت است. مارتنزیت به راحتی زمانی که محتوای کربن کم باشد تشکیل می شود. هنگامی که محتوای کربن بالا باشد، نمی توان از بارش کاربید در حالت سخت شدن آب جلوگیری کرد و عملکرد فولاد نیز کاهش می یابد. محتوای کربن بالاتر نقطه تسلیم را افزایش می دهد، اما شکل پذیری را کاهش می دهد. بنابراین، محتوای کربن فولاد پر منگنز باید تا حد امکان در حد وسط و پایین کنترل شود و از عملکرد اطمینان حاصل شود.

کاهش پالایش فولاد مذاب نیز بسیار مهم است. در طول فرآیند ذوب فولاد با منگنز بالا، مجموع FeO+MnO در سرباره باید به شدت کنترل شود تا بیش از 1.2٪ نباشد تا از افزایش FeO + MnO در فولاد مذاب، بارش بر روی مرز دانه پس از انجماد جلوگیری شود. و فولاد را شکننده می کند.

4. کنترل دمای ریختن و باز کردن بسته بندی

کنترل دمای ریختن یک اقدام موثر برای جلوگیری از ترک است. با افزایش دمای ریخته گری، تنش انقباض ریخته گری افزایش می یابد، دانه ها درشت می شوند و کریستال های ستونی جدی می شوند که به شدت استحکام فولاد را تضعیف می کند.

ریخته‌گری‌های فولادی با منگنز بالا نباید در حالت قرمز داغ جعبه‌بندی شوند تا از ایجاد ترک ناشی از سرد شدن ناگهانی قطعات در معرض هوا جلوگیری شود. آنها باید به آرامی در قالب خنک شوند و برای ریخته گری های پیچیده فقط زمانی باید جعبه شوند که دما به حدود 200 درجه کاهش یابد.

5. جوشکاری تعمیر جوشکاری تعمیری می تواند به طور موثری نقص در محصولات ریخته گری را از بین ببرد.ضمناً احتمال ترک در مرحله جوش تعمیری نیز نسبتاً زیاد است. به منظور اطمینان از کیفیت محصول، در هنگام جوشکاری تعمیری باید به موارد زیر توجه شود: (1) قبل از جوشکاری تعمیری نیازی به پیش گرم کردن نیست. گرم کردن مجدد در دمای پایین‌تر می‌تواند باعث رسوب کاربیدها در امتداد مرز دانه‌ها و صفحات کریستالی شود و باعث ایجاد شکنندگی شود و احتمال بروز ترک‌ها را افزایش دهد. (2) هنگام از بین بردن عیوب، سعی کنید از قوس کربنی و برش شعله استفاده نکنید. بهتر است از بیل های بادگیر و چرخ های آسیاب استفاده کنید. (3) دستیابی به نتایج رضایت بخش با جوشکاری بر روی قطعات فولادی منگنزی که با سختی آب درمان نشده اند غیرممکن است. (4) منطقه مورد تعمیر باید صاف، عاری از روغن و زنگ باشد و شیارهای مناسب باید مطابق با الزامات فرآیند تعمیر جوشکاری تعمیر شوند. (5) ترکیب میله جوش تعمیری باید مشابه مواد اصلی باشد. از میله های جوشکاری فولاد ضد زنگ نیز می توان استفاده کرد. با این حال، مهم نیست که از کدام میله جوشکاری استفاده می شود، محتوای کربن باید نسبتاً کم باشد، به طوری که می توان بارش کاربید را در طول جوشکاری تعمیری کاهش داد. 2. فرآیند عملیات حرارتی فولاد منگنز بالا

1. عملیات سختی آب تصفیه آب روشی موثر برای از بین بردن کاربیدها در کریستال ها و روی مرزهای دانه در ساختار ریخته گری فولاد منگنز بالا، به دست آوردن ساختار آستنیتی تک فاز و در نتیجه بهبود استحکام و چقرمگی منگنز بالا است. فولاد این عملیات مستلزم حرارت دادن فولاد تا دمای بالای 1040 درجه و گرم نگه داشتن آن برای مدت زمان مناسب است تا کاربیدهای آن به طور کامل در آستنیت تک فاز حل شود و سپس به سرعت سرد شود تا ساختار محلول جامد آستنیت به دست آید.

دمای سخت شدن آب به ترکیب فولاد منگنز بالا بستگی دارد، معمولاً 1050 تا 1100 درجه. با این حال، دمای بیش از حد سخت شدن آب باعث کربن زدایی جدی در سطح ریخته گری می شود و باعث رشد سریع دانه های فولاد با منگنز بالا می شود و بر عملکرد فولاد منگنز بالا تأثیر می گذارد.

ریخته گری های فولادی با منگنز بالا تنش زیادی دارند و در هنگام گرم شدن مستعد ترک خوردن هستند، بنابراین میزان گرمایش باید با توجه به ضخامت دیواره و شکل ریخته گری تعیین شود. به طور کلی، ریخته گری های ساده جدار نازک را می توان با سرعت بیشتری گرم کرد. قطعات ریخته گری دیواره ضخیم باید به آرامی گرم شوند. به منظور کاهش تغییر شکل یا ترک خوردگی ریخته‌گری‌ها در حین گرمایش، تولید اغلب از فرآیند پیش گرمایش حدود 650 درجه برای کاهش اختلاف دما بین داخل و خارج ریخته‌گری‌های دیواره ضخیم استفاده می‌کند و دمای کوره یکنواخت است. و سپس به سرعت تا دمای سخت شدن آب افزایش می یابد.

2. کوئنچ کوئنچ می تواند باعث شود که فولاد با منگنز بالا به خواص مکانیکی عالی مانند سختی بالا، استحکام بالا و چقرمگی بالا دست یابد. در هنگام کوئنچ باید به کنترل دمای گرمایش توجه شود تا از گرم شدن بیش از حد و درشت شدن دانه جلوگیری شود. علاوه بر این، برای جلوگیری از سرد شدن بیش از حد سریع و ساختار متالوگرافی ناپایدار، سرعت خنک‌سازی نیز باید کنترل شود. 3. Tempering Tempering برای شکنندگی ایجاد شده پس از کوئنچ است. دمای تمپر معمولاً بین 400-600 درجه کنترل می‌شود که می‌تواند چقرمگی و انعطاف‌پذیری مواد را بهبود بخشد و در نتیجه سختی و استحکام مواد را کاهش دهد. 4. Normalizing Normalizing یک روش عملیات حرارتی نسبتاً طولانی مدت است که می تواند سختی و استحکام فولاد با منگنز بالا را بهبود بخشد و همچنین باعث می شود فولاد با منگنز بالا قابلیت جوشکاری و ماشین کاری خوبی را به دست آورد، اما در مقایسه با کوئنچ، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر ضربه کمی است. بدتر 3. انتخاب روش های عملیات حرارتی برای فولاد با منگنز بالا با توجه به شرایط مختلف فرآیند و سناریوهای استفاده، ما می توانیم روش های مختلف عملیات حرارتی را انتخاب کنیم. به عنوان مثال، برای قطعات با سختی بالا و نیاز به استحکام بالا، Quenching + Tempering را می توان انتخاب کرد. اگر به عنوان ماده قالب مورد نیاز باشد، می توان نرمال سازی و خاموش کردن را در نظر گرفت. و برای مکان هایی با نیازهای بالا برای مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر سایش، می توان از کوئنچ استفاده کرد. اگر نیاز به تعادل سختی و چقرمگی باشد، می توان تمپرینگ را انتخاب کرد. نتیجه‌گیری پیشگیری از ترک و عملیات حرارتی فولاد منگنز بالا شامل جنبه‌های بسیاری مانند طراحی ساختار ریخته‌گری، بهینه‌سازی فرآیند ریخته‌گری، کنترل ترکیب مواد، کنترل دمای ریختن و باز کردن بسته‌بندی، و فرآیند عملیات حرارتی است. با بکارگیری همه جانبه این اقدامات، کیفیت و عملکرد ریخته‌گری‌های فولادی با منگنز بالا را می‌توان برای برآورده کردن الزامات استفاده تضمین کرد.