Оптимизация Детали для литья из нержавеющей стали Чтобы улучшить их коррозионную стойкость и механические свойства, требуется множество аспектов, таких как выбор материала, оптимизация процесса литья, технология последующей обработки и анализ сценариев применения. Ниже приведены конкретные меры оптимизации и технические пути:
Выберите правильный материал из нержавеющей стали.
Отрегулируйте пропорции основных элементов
Увеличение содержания хрома (Cr) (18–25%): повышение стойкости к окислению и коррозии отливок.
Увеличьте содержание никеля (Ni) (8–12%): улучшите стойкость материала к коррозионному растрескиванию под напряжением и улучшите ударную вязкость.
Добавьте ключевые микроэлементы
Молибден (Mo): значительно повышает устойчивость к точечной и щелевой коррозии, особенно подходит для сред с высоким содержанием хлоридов.
Азот (N): повышает механическую прочность и устойчивость к местной коррозии.
Титан (Ti) или ниобий (Nb): Предотвращает межкристаллитную коррозию, особенно после сварки.
Выберите тип стали в соответствии со сценарием применения
Аустенитная нержавеющая сталь (например, 304, 316): обладает хорошими комплексными свойствами и подходит для большинства сред.
Дуплексная нержавеющая сталь (например, 2205): обладает высокой прочностью и отличной коррозионной стойкостью, подходит для химической и морской среды.
Нержавеющая сталь, закаленная осаждением (например, 17-4PH): превосходна по высокой прочности и коррозионной стойкости, может использоваться в аэрокосмической и медицинской областях.
Оптимизировать процесс литья
Повышение чистоты металла
Используйте процессы вакуумной плавки или электрошлакового переплава для уменьшения содержания газов и включений в материалах и повышения плотности отливок.
Оптимизируйте систему заливки
Правильно спроектируйте разливочные стояки и выпускные каналы, чтобы уменьшить дефекты, такие как поры и усадочные полости, и улучшить качество отливки.
Контроль скорости охлаждения
Регулируя материал формы или охлаждающую среду, мы можем избежать крупных или неровных зерен внутри отливки и улучшить однородность материала.
Технология численного моделирования
Используйте программное обеспечение для компьютерного моделирования (например, ProCAST), чтобы спрогнозировать температурное поле и распределение напряжений в процессе затвердевания и оптимизировать план проектирования.
очистка зерна
Очистители зерна (например, редкоземельные элементы) добавляются в процессе литья для улучшения микроструктуры отливки, тем самым улучшая механические свойства и коррозионную стойкость.
Улучшить процесс термообработки
Лечение раствором
Ключевые моменты процесса
Отливку нагревают до соответствующей температуры (1050℃-1150℃), выдерживают в течение достаточного времени, а затем быстро охлаждают для растворения карбидов и восстановления аустенитной структуры.
Улучшения производительности
Устранить межкристаллитную коррозию и повысить коррозионную стойкость.
Гомогенизирует микроструктуру, повышает ударную вязкость и прочность на разрыв.
лечение старения
Область применения
Для дисперсионно-твердеющей нержавеющей стали обработка старением проводится для выделения фаз упрочнения, тем самым значительно увеличивая прочность и твердость.
Типичная температура
Процесс старения при температуре 450–550 ℃ может улучшить механические свойства, сохраняя при этом определенную прочность.
Технология обработки поверхности
Пассивационная обработка
принцип
На поверхности отливки образуется стабильная пассивирующая пленка оксида хрома для повышения коррозионной стойкости.
Оптимизация процесса
Используйте азотную кислоту, лимонную кислоту или другие экологически чистые растворы пассивации при строго контролируемых температурных и временных условиях.
Защита покрытия или покрытия
Часто используемые методы
Нанесение никеля или хрома на поверхность отливки для повышения коррозионной стойкости поверхности.
Используйте фторированные покрытия или керамические покрытия для работы в чрезвычайно агрессивных средах.
На что следует обратить внимание
Толщина покрытия должна быть одинаковой во избежание коррозии из-за местной слабости.
механическое упрочнение
дробеструйная обработка
За счет напыления частиц высокой твердости улучшается остаточное напряженное состояние поверхности, повышается усталостная прочность и стойкость к питтинговой коррозии.
электрополировка
Улучшает качество поверхности и уменьшает образование поверхностных трещин и микроскопических дефектов, помогая снизить вероятность локальной коррозии.
Тестирование и контроль качества
неразрушающий контроль
Ультразвуковой контроль: выявление внутренних дефектов отливок, таких как поры и трещины, для обеспечения внутренней герметичности.
Рентгеновский контроль: проверка скрытых дефектов в сложных конструкционных отливках, особенно подходит для высокоточных деталей.
Испытание на коррозионную стойкость
Испытание в солевом тумане: имитирует коррозионную стойкость в высокоагрессивных средах.
Эксперимент по электрохимической коррозии. Определите параметры электрохимических характеристик отливок (например, потенциал устойчивости к точечной коррозии) для оценки коррозионной стойкости материала.
Испытание механических свойств
Испытание на растяжение: испытание прочности на растяжение и пластичности отливок.
Испытание на удар: специально для низких температур, для оценки прочности отливок.
Проектирование приложений и оптимизация
Оптимизирован для среды использования
Химическая промышленность: используйте аустенитную нержавеющую сталь с высоким содержанием молибдена (например, 316L), чтобы работать в средах с высоким содержанием кислот и щелочей.
Морская область: используйте дуплексную нержавеющую сталь для предотвращения точечной и щелевой коррозии.
Пищевая промышленность: используйте низкоуглеродистую нержавеющую сталь (например, 304L), чтобы уменьшить межкристаллитную коррозию в зоне сварки.
Структурные улучшения конструкции
Уменьшите концентрацию напряжений: оптимизируйте форму отливки, чтобы избежать локальной коррозии или трещин в острых углах и переходных зонах.
Уменьшите разницу в толщине стенок: поддерживайте одинаковую толщину стенок и уменьшите влияние термического напряжения на коррозионную стойкость.
Путем научного выбора материалов, улучшения процессов литья, усиления термической обработки и обработки поверхности можно значительно улучшить коррозионную стойкость и механические свойства отливок из нержавеющей стали. В то же время решения по оптимизации должны быть адаптированы с учетом конкретных сценариев использования и требований к производительности для достижения наилучшего баланса экономической эффективности и производительности.
