文献综述-热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响
毕业设计（论文）文献综述
学生姓名：xxx学号：xxx
专业：材料科学与工程
班级：xxx
设计（论文）题目：
热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响指导教师：xxx
二级学院：材料科学与工程学院
2015年3 月19日
热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响
摘要：锤式破碎机在于矿山、冶金、建材及电力行业广泛应用，本课题研究的是用于甘蔗撕裂机蔗刀上面的锤头。蔗刀用锤头在工作过程中，和其他行业使用的锤头相比，有锤头较小，所受应力较低，以及浸润在液体中，会有一定程度的腐蚀磨损等特点。传统的锤头用材质主要有高锰钢，高铬铸铁，以及低碳合金钢三种。根据蔗刀用锤头的性能要求以及工况，我们选择了高铬铸铁作为锤头的材质。由于高铬铸铁硬度高，但是韧性不好，易发生脆性断裂。因此需要热处理来提高其韧性，以及耐腐蚀性能。本课题组已经采用淬火+回火和深冷处理来研究了高铬铸铁的热处理工艺对高铬铸铁组织和性能的影响，获得综合性能更为优异的，可以满足使用要求的锤头用高铬铸铁。本课题是在前面工作的基础上，来研究亚临界热处理对高铬铸铁组织和性能的影响。
关键词：高铬铸铁；甘蔗撕裂机锤头；热处理；深冷处理；亚临界处理
引言
两个物体表面发生接触且相对运动时，接触表面上就会发生摩擦，这是一种自然界非常普遍的，又无法避免的现象。而摩擦的发生就会伴随着材料的磨损。据不完全统计，能源的1/3到1/2消耗于摩擦与磨损。约80%的机器零件失效是由摩擦磨损引起的，所以磨损是机器最常见也是最大量的一种失效方式[1]。根据我国有关部门的统计，仅对我国冶金、煤炭、电力、建筑、农机等 5 个部门的不完全统计，金属件在与砂土、矿石、水泥相接触过程中被磨损的钢材量就在300 万吨以上，再考虑因更换设备而降低的生产效率，每年所浪费的资金估计可高达30亿元[2]。因此，减少由这种摩擦磨损造成的损失是一件意义重大的事。
影响摩擦磨损的因素有很多，最显而易见的就是机器零件在使用过程中的工况和材料本身的耐磨性能。摩擦磨损是发生在材料表面的，所以材料本身的耐磨性能是影响摩擦磨损最基本的因素。随着我国经济的飞速发展，科技的进步，耐磨材料的研究也是一个永恒的话题。
各种类型的抗磨金属材料应运而生。它们包括一般碳钢和合金钢、高锰钢、镍硬铸铁、锰白口铸铁和铬锰白口铸铁、钨白口铸铁及铬白口铸铁等等。其中，
高铬白口铸铁具有十分优良的抗磨料磨损能力，冲击韧性也优于其它合金白口铸铁，使其成为当代较为理想的抗磨材料[3]。
锤式破碎机在于矿山、冶金、建材及电力行业广泛应用。而本课题所研究的锤式撕裂机和常见的锤式破碎机的工作原理基本一致，工作原理如图1所示。都是利用高速旋转的锤头冲击物料，使物料而破碎的破碎机械。锤式破碎机在工作过程中，锤头是最主要的易磨损部件，需求量很大，必须大量的储备。而高铬铸铁以其优异的耐磨性能，做成的锤头在使用过程中可以极大的增加使用寿命，因此广受欢迎。而不同的工作条件，对于锤头的性能的要求也有所差异，根据要求，设计不同的生产工艺，来获得在性能上满足需求的高铬铸铁。
图1 锤式破碎机工作原理
1 撕裂机锤头的失效机制
锤式破碎机的结构如图2所示。锤式破碎机破碎物料时, 主要是利用高速旋转的锤头将由高处落下的物料碎。在工作过程中并不是整个锤面全部用于破碎物料, 而是只有靠近边缘的区域进行破碎,称之为工作区, 随着工作时间的变长，锤头不断磨损, 工作区也不断发生变化, 物料对锤头的磨损方式随之也发生变化。锤头在工作期间锤头的磨损可以分为两个阶段。
第一阶段：工作初期，锤头表面形状未发生改变时，主要受到撞击磨损。锤式破碎机锤头在工作期间，除受到物料的撞击外，还受到物料的冲刷，物料以正向力撞击金属表面产生塑性变形和撞击坑，这样长期反复使用，锤头的工作面就会受到破坏，使表面形状发生变化，如果用在可逆式破碎机上，锤头两侧的棱角
就会被磨成光滑的圆弧面[4]；
第二阶段：逐渐地转变为后期以冲刷磨损和显微切削为主。当锤头被磨损到一定程度时,锤头的工作面磨成圆弧后破碎效率低很多, 表面受力就发生了变化这时主要表现为冲刷磨损，使金属从锤面上迁移[5]。尽管物料的撞击可对锤头产生一定量的加工硬化，但冲击力还不足以使锤头的工作面形成坚固的硬化层，造成锤头的耐磨性不够，最终使得锤头在工作初期失效。只好倒换锤面或更换锤头。
以上只是通常情况下的失效机制，当磨损过程伴随着腐蚀磨损时。高铬铸铁的腐蚀是以相界腐蚀为主，它削弱了碳化物与基体的结合强度，使碳化物孤立，在随后的磨料磨损过程中，碳化物易折断或从基体掘出，从而丧失碳化物作为抗磨相的作用。因此相界腐蚀对高铬铸铁材料表面的机械性能破坏效应是腐蚀对磨损速度促进的主要因素[6]
图2锤式破碎机结构
2 锤头材料的选择
锤头材质的选择不仅需要从锤头的磨损机制考虑，而且还需要考虑具体的工况和锤头的尺寸。从上面的锤头失效机制可以看出，锤头的磨损过程中有撞击磨损，冲刷磨损和显微切削磨损等磨损形式。而甘蔗撕裂机的锤头在工作过程中由于浸润在液体中，也会有一定程度的腐蚀磨损。一般来说，锤头的硬度越高，其耐磨性也就越好。所以增加硬度是一种有效的提高锤头耐磨性的方式，但随着硬度的的增加，相应的锤头的抗冲击韧性就会降低。因此，如何提高锤头耐磨性的关键要兼顾锤头适宜的硬度和良好的抗冲击韧性，当然，甘蔗撕裂机的锤头在选材时还需要考虑腐蚀磨损，即锤头材料的耐腐蚀磨损性能。
锤头常用的材料有：高铬铸铁、高锰钢、低碳合金钢三种。高铬铸铁是一种具有优良抗磨性能的耐磨材料，但是韧性较低，容易发生脆性断裂。由于高铬铸铁合金化程度比较高，用作耐磨材料时高铬铸铁材料是因具有较高的淬透性、淬硬性和耐磨性，以及较好的抗氧化和抗热疲劳能力，综合耐磨性要远高于铸造高锰钢锤头材料，是制作锤头理想的材料。高锰钢韧性好，工艺性好，价格低，在较大的冲击或接触应力的作用下，表面层将迅速产生加工硬化，而且其加工硬化指数比其他材料要高 5 -7倍，耐磨性得到明显的提高。但如果使用过程中冲击力不够或接触应力小，则不能使表面迅速产生加工硬化，甘蔗撕裂机锤头就是这种工作状态，高锰钢的耐磨性不能得到充分的发挥。所用合金钢的化学成分来看，一般用于锤头的耐磨铸钢属于中、高碳低合金钢和高合金钢。铬、镍、钼等是主要的合金元素，加入这些合金元素可以大幅度提高材料的淬透性。铸造锤头通过热处理可以提高强度和韧性。一般在热处理空冷或淬火条件下可获得马氏体、贝氏体或马氏体 - 贝氏体等复合组织，配合回火工艺可获得较好的强韧性。铸造合金钢锤头生产工艺简单，初始硬度高，一般热处理后硬度≥ 46 HRC，同时具有一定的韧性，可以满足锤头材料的使用要求[7]。
高锰钢锤头在应力较低的工况下，应力不足以使其发生加工硬化，其加工硬化导致的耐磨性不能得到充分的发挥，锤头寿命比较短，从经济性角度虑，不是很适合用来制作甘蔗撕裂机的锤头。而一般的合金钢锤头在破碎物料粒度不大、应力中等工况条件下，使用效果良好。但是甘蔗撕裂机的锤头工作过程中应力不大。综合甘蔗撕裂机使用的工况，以及各种耐磨材料的优缺点，本课题选择高铬铸铁作为制作撕裂机锤头的材料。
3 高铬铸铁热处理工艺
高铬铸铁热处理加热过程，实际上是二次碳化物析出和溶入的动态过程，因此淬火温度和保温时间的选择是至关重要的[8]
含铬量在 12%～28%之间的白口铸铁就属于高铬铸铁。一般高铬铸铁的组织主要由马氏体、碳化物 (共晶和二次碳化物)以及残留奥氏体组成[9]。高铬铸铁中各基体的显微硬度是：铁素体 HV70-200，珠光体 HV300-460，奥氏体HV300-600，马氏体HV500-1000。其中，马氏体的硬度最高，耐磨性能也最好，一般情况下，希望所得的基体组织是马氏体。但基体的选择应与其的工况相适应。
高铬铸铁因为硬度高，具有很好的耐磨性，是用来制作甘蔗撕裂机锤头很好的材质选择。用作耐磨材料时高铬铸铁材料是因具有较高的淬透性、淬硬性和耐磨性，以及较好的抗氧化和抗热疲劳能力，但是其韧性较差，容易发生脆性断裂。而不同的工况对高铬铸铁的性能又提出了不同的要求，所以采取相应的热处理工艺来改善高铬铸铁中碳化物的形貌与分布状态，进而提高高铬铸铁的综合力学性能，以得到所需求的高铬铸铁，并获得高的性价比。对此，国内外研究者先后开发了多种工艺技术。比如通过调整铬碳比，加入各类合金元素，采用稀土变质处理和热处理工艺等来控制碳化物的大小和形态、二次碳化物量及弥散度以及基体组织(马氏体、奥氏体、索氏体)，从而调整性能，满足工件使用要求。目前对高铬铁普遍采用的热处理工艺950℃空冷淬火, 230 ～ 280℃回火[10]。
3.1 淬火+回火
碳是影响高铬铸铁硬度和韧性的主要元素。碳量高时，碳化物数量多，基体硬度高，耐磨性好。随着碳含量增加，一方面碳化物显著增加，且多分布在晶界上，故冲击韧度下降，另一方面，当碳量升高时，高铬铸铁的晶粒显著细化。主要原因是碳量高时，形成的碳化物阻碍高温晶粒长大，此外碳量升高时，高温发生α→γ转变，而γ相对高温晶粒长大不敏感，因此韧性随碳量增加出现极大值，为兼顾耐磨性和韧性，将碳含量控制在 1.8％～2.8％。
高铬铸铁在铸态和热处理态都具有很好的耐磨性，但是铸态的高铬铸铁不一定能得到需要的组织，为了充分发挥其耐磨性，常常处理成马氏体基体，使基体本身更耐磨，并能更好地支持碳化物，一旦化学成份和铸造工艺确定之后，碳化物的大小分布随之确定，这时热处理就成为材料耐磨性和韧性的决定性因素。高铬铸铁热处理加热过程，实际上是二次碳化物析出和溶入的动态过程，因此淬火温度和保温时间的选择是至关重要的。在一定温度范围内淬火温度越高，淬透性越高。随合金中含铬量的增加，二次碳化物开始析出的温度范围向高温方向移动，故合适的淬火温度也将随含铬量而变。同时，壁越厚，淬火温度应选得越高。由于高铬铸铁的奥氏体化是靠碳和合金元素的扩散来成，扩散速度决定了相变时间，也就决定了保温时间。保温时间一般可根据壁厚选择，厚壁件还要更长些。高铬铸铁经淬火后的冲击韧性变差，而硬度明显升高。因此在实际生产中，一般采用
冷却强度较弱的空冷，避免铸件中出现裂纹，以防产生严重的后果。高铬铸铁件可在淬火状态使用，但淬火组织中往往有残余奥氏体，成为反复冲击工况下材料剥落的原因之一。淬火工件及时地回火处理不但可消除淬火内应力，还能使残余奥氏体量减少并转变为α+M7C3组织，使高铬铸铁产生二次硬化现象[11]。
“淬火+回火”工艺高铬铸铁在铸态和热处理态具有很好的耐磨性。但是,其基体主要为r体川,硬度较低。为了充分发挥其耐磨性,常常处理成马氏体基体,使基体本身更耐磨,并能更好的支持、保持碳化物,化学成分和铸造工艺确定以后,碳化物的大小分布随之确定,这时淬火与回火工艺就成为材料耐磨性和韧性的决定因素。
3.2深冷处理
深冷处理又称超冷处理或超低温处理，是热处理工艺冷却过程的延续。
深冷处理，是冷处理中的一种超低温处理方法。冷处理（ SZ）可分为常规冷处理（CSZ）和深冷处理（SSZ），CSZ 的处理温度约为-100℃以上，SSZ 的处理温度则为-100℃以下[12]。也有文献[13]表明，深冷处理是在-130℃或-160℃以下对材料进行处理的一种技术。虽然定义不同，但都是在常规冷处理（0℃~-100℃）的基础上发展起来的一门新技术。
早期的常规冷处理都采用干冰+酒精作致冷剂，能达到的低温在-40℃~-80℃之间。在对一些钢铁材料的常规冷处理的研究表明，常规冷处理主要是使淬火组织中的残余奥氏体转变为马氏体的相变得以充分进行，且能减轻或消除因热应力和相变应力而产生的残余应力，从而合金的耐磨性提高和尺寸稳定化，延长了工件寿命。
研究结果表明，适当的深冷处理可显著提高高铬铸铁的硬度、抗冲击疲劳性能。淬回火工艺和深冷处理工序对高铬铸铁性能有一定的影响，铸态-淬火-SH 深冷处理-回火的处理工艺可获得比铸态-深冷处理-淬火-回火的处理工艺更好的综合机械性能，即更好的硬度、抗冲击疲劳性能、抗微切削磨损和抗疲劳磨损性能等[14]。
低温深冷处理能大大提高多种材料的机械性能和使用性能，其作用机理的研究也较为广泛和深入，且已基本取得共识。主要观点如下[15]：
(1)金属材料中残余奥氏体向马氏体转化，并且能使马氏体组织及其性能更加稳定；
(2)金属材料中马氏体内分布更多、更细、更硬的碳化物硬质点；金属的组织结构变得更均匀、更致密、更细化；
(3)低温冷却的收缩可使材料本身存在的微小缺陷（如微孔、应力集中部位）产生塑性流变；复温过程中在空位表面产生残余应力，这种残余应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损害，最终表现为材料磨损抗力的显著提高；
(4)对钢或合金来说，深冷处理能部分转移了金属原子的动能。原子间既存在使原子紧靠在一起的结合力，又存在使之分开的动能。深冷处理正是部分转移了原子间的动能，从而使原子结合更紧密，提高了金属性能。因此，深冷处理的全部作用为[16]：1)微观组织中出现了大量的细小碳化物；2)导致合金元素在基体和碳化物之间的分布不同；3)硬度没有或很少提高，但耐磨损性能提高；4)韧性提高。
关于深冷处理在整个材料热处理的工序中所在位置，目前尚无统一的观点。有的采用回火后深冷，更多人采取回火前深冷的工艺。
虽然深冷处理对材料性能的提高已得到人们的充分肯定，并且对其作用机理进行了深入的研究和探讨，但其间还存在着许多混淆和矛盾，使其工业化应用还有一定的困难:(a)对深冷处理温度与保冷时间的选择并未取得共识；(b)深冷处理方式与工艺顺序也与材料本身有关；(c)材料硬度及耐磨性的提高与深冷处理工艺的密切联系未得到一致认可；(d)深冷设备的差异和严重滞后成为其进一步机理探讨与工业化应用的最大障碍。
3.3 亚临界热处理
由于在高铬铸铁的显微组织中存在着硬度高(HV1200-1800)且彼此孤立分布而不连成网状的共晶碳化物(Cr,Fe)7C3,因而高铬铸铁既有较高的耐磨性又具有较高的韧性。几乎所有的高铬铸铁都要采用热处理以获得最佳的综合性能。为了避免大型铸件在热处理过程中变形、开裂以及降低生产成本,对高铬铸铁件可采用亚临界处理[17-18]。
所谓亚临界热处理就是在Ac3临界温度以下进行热处理来获得性能符合要求
的材料的热处理工艺。现在国内普遍采用的是高温淬火(空淬、风淬、雾淬、油淬)加低温回火的热处理工艺,但是,对于厚大件和有装配要求的铸件来说,就容易产生裂纹和淬火变形大等问题。特别对于磨球和衬板等性能要求较高的较厚大的铸件,铸态不容易获得马氏体基体,就只有先获得奥氏体基体,然后再经过处理得到马氏体基体,来获得高的硬度和良好的性能,最好的处理方法就是亚临界处理[19]。而且亚临界处理因为其加热温度较低,热处理工艺简单,能耗较小、成本低,适合于较小规模企业,值得推广。
一般来说，直接浇注而成的，没有经过热处理的高铬铸铁的显微组织是由先共晶相(奥氏体和马氏体形成的枝晶)和共晶碳化物组成。通常，为了获得较好的耐磨损性能，希望高铬铸铁的基体为马氏体基体。铸件在A3以下的某一温度范围加热,将从基体中首先析出亚显微尺寸的特殊碳化物(M23C6等),起弥散强
化作用,提高了硬度。由于碳化物的析出,奥氏体中碳及其它合金元素含量下降,提高了Ms点,在随后的冷却过程中奥氏体转变为铁素体、特殊碳化物(M23C6)或转变为马氏体,产生高铬钢的二次淬火现象,使残余奥氏体数量减少,硬度和耐磨性大幅度提高[20]。
目前，国内外的研究者对于亚临界热处理提高高铬铸铁的硬度及耐磨性能做了大量的工作。采取不同的温度，以及保温时间，观察在不同温度和保温时间下高铬铸铁的硬度、组织、金相、冲击韧性等性能的变化，来找到最符合要求的亚临界处理温度以及保温时间，获得综合性能良好的，满足需求的的高铬铸铁。下面列举了几个已经研究过的对高铬铸铁进行亚临界处理的方案来作为参考。
钟运泽等人
(1)试验方法：在箱式电阻炉中保温进行亚临界处理，在480、520、560和600℃的温度下分别保温4、6、8、10和12h，然后进行空冷。试样在磨制过后用王水进行腐蚀，观察金相；测定宏观硬度和显微硬度；用XRD衍射仪测定物相；做磨损试验。
试验结果：1) 新型高铬铸铁铸态组织由枝晶状的残余奥氏体与莱氏体基体组成，组织中无粗大的一次碳化物。2) 亚临界处理由于枝晶区弥散析出大量高硬度的M23C6型二次碳化物，硬度明显提高，最高达到690HV.3) 本试验条件下，高铬铸铁最优的亚临界处理工艺参数为600℃×6h，此时高铬铸铁具有最好的耐磨
性能[21]。
(2)试验方法：浇铸成Φ40-Φ100mm直径的磨球,高铬铸铁球在铁模中冷却到600℃左右后再从铁模中取出空冷。高铬铸铁球冷却到室温后分别用线切割方法从磨球中间部位切割成10×10×10mm3的亚临界处理试样和X衍射试样。
将试样放在箱式电阻炉中加热到500℃、520℃、540℃和560℃，然后分别保温一定的时间后出炉空冷。
在洛氏硬度计上测定高铬铸铁在亚临界处理的硬度,每个试样测5次，取其平均值作为试样的硬度，并用标准硬度块来校正硬度仪。
采用X Pert Philip型X衍射仪和磁性法相结合分析高铬铸铁基体组织中的奥氏体和马氏体的相对含量；用定量金相法测定高铬铸铁中的M7C3型碳化物的含量，每个试样测100个视场，取其平均值。用X衍射图中的奥氏体和马氏体的晶面间距(取三个晶面)计算其平均点阵常数。
在JSM-5900LV型电子探针上观察高铬铸铁的显微组织，并用能谱分析其合金元素的分布。
试验结果：
(1)高铬铸铁的亚临界处理工艺具有能耗少、变形小和不易开裂的优点;高铬铸铁磨球适于用亚临界处理工艺进行热处理。
(2)高铬铸铁磨球铸态组织由奥氏体、马氏体和M7C3型共晶碳化物组成。在亚临界处理过程中，奥氏体析出二次碳化物并在冷却过程中转变成马氏体。
(3)高铬铸铁磨球在亚临界处理后，大球硬度达到57-60HRC,小球硬度达到58-62HRC；磨球本体冲击韧性大于4J/cm2[22]。
(3)试验方法：选择加热温度为400、450、500、520、550、600℃等6个加热温度。采用箱式电炉加热,分别保温4小时后出炉空冷。
用线切割机从经过亚临界热处理的模拟试样中切取冲击试样和金相试样。冲击试样加工成20×20×110mm无缺口非标准冲击试样，金相试样尺寸加工成15×15×20mm。硬度测定使用金相试样。
试验结果：
1)具有铸态奥氏体-马氏体基体组织的高铬白口铸铁经亚临界热处理(520℃×4h)后，其基体为(A+M23C6)聚合物组织，这种混合组织具有优异的力学性能和
耐磨性能，并具有适当的韧性,硬度为60HRC，冲击值为6. 25J /cm2。
2)高铬白口铸铁模板，制作工艺简单，经亚临界热处理后，表层硬度高，且分布均匀，表面至心部硬度相差很小，耐磨性优良，其使用寿命是10钢制模板的7倍以上[23]。
4总结
高铬铸铁自用作耐磨材料以来，由于其基体是高强度的马氏体，而且基体中分布着大量的高硬度M7C3型碳化物，所以其硬度很高，耐磨损性能优异。
此外，M7C3型共晶碳化物之间是孤立的断续分布因而对基体的分割破坏减少,增加了基体的强度,具有较高的韧性。是一种理想的耐磨材料，逐渐超越了高锰钢，成了最广泛应用的耐磨材料。但是由于高铬铸铁产品使用的具体工况不同，对高铬铸铁的性能要求也就不同，对此，国内外的科学家做了大量的研究。最常见的热处理工艺就是淬火+回火处理，获得综合性能良好的高铬铸铁。最近又发展起来了深冷处理，用深冷处理来获得马氏体量更大，分布更加均匀的高铬铸铁。但是深冷处理的研究没有淬火+回火那么成熟，很多概念还处于摸索阶段，而且具体的保温温度及时间没有一个共识，不能工业化。相比而言，亚临界热处理也可以通过二次淬火的机制来提高高铬铸铁的硬度及耐磨性能。而且亚临界热处理更为成熟，工艺简单，能耗低，节约生产成本。故本课题采用亚临界处理在前面研究的基础上来研究其对锤头用高铬铸铁组织及性能的影响。以期获得综合性能更为良好，满足需求的锤头用高铬铸铁。
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轴承钢的热处理工艺及参数和发展
轴承钢热处理工艺参数 时间：2010-06-14 08:59:46 来源：机械社区作者：
时间：2010-04-19 16:29:25 来源：中国金属加工在线作者：轴承钢是质量要求很严格的钢类。目前对轴承钢提出的要求有：用户免加工和检查、提高质量、规格细化和提高尺寸精度等，而且，对这些要求的重要程度越来越高。为满足这些要求，JFE制钢使用了各种保证产品质量和进行精加工的设备生产轴承钢。这些设备与新开发的提高质量的技术相结合，可以生产尺寸范围宽、质量高、附加值高的热处理和热轧轴承钢。 JFE轴承钢制造技术的特点是： 1）表面质量精细加工和质量检查体系 用对钢坯进行火焰清理和将连铸坯轧制成小型圆坯的方法，均匀去除表面瑕疵、皮下夹杂物和脱碳层。对质量要求特别高的材料，实施钢坯扒皮作业高度清除缺陷。为保证小型圆坯的表面质量，用自动涡流探伤仪和磁粉探伤仪进行检查；对内部缺陷，用圆坯全断面超声波探伤仪检测内部孔隙和夹杂物。 2）轴承钢的精细制造技术和质量保证 在线材-棒材厂，在棒材轧制线上增设线材轧制线，进行联合轧制。对棒材和线材都采用4辊精轧机进行精轧，棒钢的尺寸精度在0.01mm以下，用户可以省略扒皮和拉拔加工。对线材可进行自由尺寸轧制，并可以生产Φ4.2mm的小尺寸线材。由于把线材已经轧制到锻造的尺寸，所以用户可以省略拔丝、热处理和表面处理工序。 3）提高钢的洁净度 近年来，JFE制钢为了提高钢的洁净度，采用了PERM（加减压精炼）、LF（炉外精炼炉）对钢的生产工艺进行了改进。PERM法是在转炉冶炼时，使氮、氢等气体溶解在钢中，然后，用RH炉（真空脱气）迅速减压，使钢中产生气体，利用这种气体捕捉并排除钢液中的夹杂物。 JFE制钢还在2008年新建LF炉，大大提高了夹杂物的去除能力。采用上述工艺和设备的效果是：与原有工艺相比，夹杂物个数预测指数减少34%、夹杂物最大直径指数减少29%、夹杂物最大直径指数分布的标准偏差减少了73%。 由于采用了具有上述特点的制造技术，JFE制钢今后将继续向用户 轴承钢资料 时间：2010-08-17 11:44:25 来源：热加工行业论坛作者：轴承钢全名叫滚动轴承钢，具有高的抗压强度与疲劳极限，高硬度，高耐磨性及一定韧性，淬透性好，对硫和磷控制极严，是一种高级优质钢，可做冷做摸具钢。 比重：7.81 (一)轴承钢锻造温度
简述高铬铸铁轧辊的铸造和应用
简述高铬铸铁轧辊的铸造和应用 摘要：高铬铸铁轧辊现已广泛应用于热轧中宽带钢精轧机组前架及部分小型棒线、型钢精轧机组，以其良好的耐磨性和抗“斑带”性能广受用户的青睐。本文对高铬铸铁轧辊的铸造、热处理过程进行简要阐述，对使用中易出现的问题加以分析。 关键词：高铬铸铁轧辊、耐磨、抗“斑带”、铸造、热处理 一、高铬铸铁轧辊的生产方式 当前，几乎所有的高铬铸铁轧辊均采用离心铸造方式，只是离心机有水平式、立式和倾斜式3中形式。相比较“溢流法”等以前的生产方式，离心铸造可以使少量的高铬铸铁外壳迅速冷却，以便获得更加细小分散的碳化物组织，且生产效率进一步提高。 轧辊的芯部通常采用高强度球墨铸铁，由于外层的铬含量较高，芯部成份中的硅含量和镍含量应较普通轧辊适当提高，以便减少芯部组织中碳化物含量、增强芯部强度。 通常情况下，为防止外层含量较高的铬成份在浇注芯部时向芯部扩散，要在外层浇注完毕时择机浇入过渡层，过渡层铁水可采用中铬铸铁、半钢、灰铸铁等材料。浇入的时间、温度和铁水量要进行严格控制。二、高铬铸铁轧辊的冶金性能 在Fe-Cr-C合金中，如果铬的含量超过15%，渗碳体就会变得不稳定，其将会被具有复杂结构的六边形碳化物M7C3代替，该种碳化物被称为铬碳化物，主要成分为铬和铁，可能含有少量的其它合金元素。高铬铸铁轧辊外层材质的基本特征是显微组织中共晶碳化物以(Cr，Fe)7C3型为主，其显微硬度为1500-1800HV,而渗碳体的显微硬度为1000-1200HV,这也是高铬铸铁轧辊有较强耐磨性能的原因。高铬铸铁轧辊的主要化学成分(%)为：C2.2～3.4，Cr10～25，Mo0.3～4，Ni0.3～3.0。铬碳比(Cr／C)决定了高铬铸铁外层组织中碳化物的类型，C、Cr、Mo等元素的含量决定了碳化物的数量。Ni和Mo的作用一方面是强化基体，另一方面是增加基体组织的淬透性。 对Fe-Cr-C合金系的研究大多基于以下Fe-Cr-C合金相图 生产工艺高铬铸铁一般采用感应电炉或电弧炉熔炼，常用的原料为生铁、废钢、回炉料、铬铁、钼铁，
高铬铸铁热处理工艺
高铬铸铁热处理工艺 化学成分:C2.05，Si1.40，Mn0.78，Cr26.03，Ni0.81，Mo0.35 1、常用的高铬铸铁的热处理工艺是加热到950~1000℃，经保温空冷淬火后再进行 200~260℃的低温回火。 2、2、高温团球化处理1140~1180℃保温16h空冷却，可以明显提高冲击韧度和耐磨性能。 高温团球化处理可使碳化物全部呈团球状，可消除或减少大块状和连续网状碳化物对基体的隔裂作用，经团球化的碳化物受到更加均匀的基体支撑，特别受到一定数量的奥氏体的支撑。如果适当减少保温时间，对薄截面零件也可以取得效果。该工艺的不足是工艺消耗热能较多。 加热到1050℃，经保温空淬火后再进行550℃的回火,效果会怎么样? 要控制加热速度，最好在650? ?? ?750? ?? ?? ? 850? ?? ? 时保温一定时间。我以前做过，正火就可以了。硬度能做到61----65HRC 成熟工艺是：铸造后软化退火，便于加工，加工后空冷淬火加低温去应力回火。使用硬度一般要求为HRC58-62，多用于比如渣浆泵零部件等耐磨易损件。 我们这里是高铬生产基地，一般提供Cr24，Cr26，Cr28，Cr15Mo3等，价格是不便宜的。价格要包括中间的软化退火和精加后的淬火及回火。楼主的材料应该叫Cr26 做高铬磨球的，Cr%=10.2~10.5%，C%=2.2~2.7%，Si、S双零以下，要求硬度HRC>58 我们现在用的是淬火液淬火，淬火工艺参数是：650度保温2小时，升温到960度保温3.5小时淬火；回火温度380~400，保温4~6小时。磨球规格φ40-φ80。 工艺是1050淬火+250~350回火 金属耐磨材料在水泥企业的研究和应用 [摘要] 本文从金属耐磨材料的概述、水泥企业常用的耐磨材料以及根据磨损原理具体的选用金属耐磨材料,对金属耐磨材料进行了研究、分析,对其他选用金属耐磨材料给予一定的参考和借鉴。 [关键词] 金属耐磨材料水泥企业研究应用 一、金属耐磨材料的概述 材料的耐磨性不仅决定于材料的硬度Hm,而且更主要的是决定于材料硬度Hm和磨料硬度Ha的比值。当Hm/Ha比值超过一定值后,磨损量便会迅速降低。 当Hm/Ha≤0.5-0.8时为硬磨料磨损,此时增加材料的硬度对材料的耐磨性增加不大。 当Hm/Ha>0.5-0.8时为软磨料磨损,此时增加材料的硬度,便会迅速地提高材料的耐磨性。 金属耐磨材料一般都指的是耐磨钢,能抵抗磨料磨损的钢。这类钢还没有成为一个完全独立的钢种,其中公认的耐磨钢是高锰钢。 二、水泥企业主要使用的耐磨钢
轴承钢热处理工艺
轴承钢热处理工艺EE轴承钢gcr15介绍 轴承钢GCr15，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50~58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能。。GCr15（滚铬15，轴承钢），在临沂市场比45号钢还便宜，硬度、耐磨性、热处理工艺性都好。 有些特殊用钢，则用专门的表示方法，如滚动轴承钢，其牌号以G表示，不标含碳量，铬的平均含量用千分之几表示。如GCr15，表示含铬量为1.5%的滚动轴承钢。 GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。 化学成分/元素含量（%）C：0.95-1.05 Mn：0.20-0.40 Si：0.15-0.35 S：<；=0.020 P:<；=0.027 Cr:1.30-1.65 其热处理制度为：钢棒退火，钢丝退火或830-840度油淬。热处理工艺参数： 1.普通退火：790-810度加热，炉冷至650度后，空冷—HB170-207 2.等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷—HB207-229 3.正火：900-920度加热，空冷—HB270-390 4.高温回火：650-700度加热，空冷—HB229-285 5.淬火：860度加热，油淬—HRC62-66 6.低温回火：150-170度回火，空冷—HRC61-66 7.碳氮共渗：820-830度共渗1.5-3小时，油淬，-60度至-70度深冷处理+150度至+160回火，空冷—HRC&asymp；67 GCr15是滚动轴承轴. W(Cr) = 1.5%； 与不锈钢的区别: a.含碳量: 滚动轴承轴0.95%-1.15%；不锈钢0.1%-0.2%； b.含铬量: 滚动轴承轴0.4%-1.65%；不锈钢12.7%以上<；优点所在>；； —提示:含碳量和含铬量是防锈的关键—- 可以对比发现,滚动轴承轴的防锈能力远不及不锈钢. 轴承钢GCR15是否导磁：有磁性。 1CR17都有磁性。
轧辊种类
轧辊分类 1.合金铸钢轧辊Alloy Cast Steel Roll 合金铸钢轧辊是采用电弧炉冶炼优质钢水，采用先进的铸造、热处理工艺技术制造，具有很高的强度、优良的抗热裂性、韧性、耐磨性、适用于型钢粗、中轧机，热轧带钢粗轧机架用辊及热轧带钢支承辊。辊身金相组织为珠光体或回火索氏体。 2.半钢轧辊Adamite Rolls 半钢轧辊是性能介于钢辊和铁辊之间的一种轧辊材质，含有镍、铬、钼等合金元素，其基体组织中含有一定量的碳化物，采用特殊的热处理工艺，有高的耐磨性、强的韧性和好的热抗性，最大的特点是在工作层中几乎没有硬度降落。适合带钢热连轧机粗轧、精轧前段；棒线轧机粗轧、中轧、预精轧机架；万能轧机、悬臂轧机辊环、辊套。 3.石墨钢轧辊Graphite Steel Rolls 石墨钢轧辊的性能与半钢轧辊类似，其最大特征是组织中有少量细小石磨存在。它可以提高轧辊的热轧辊的抗热裂性能和抗氧化铁皮黏附性能，主要适用于粗轧或初轧机架。 4.高速钢轧辊High Speed Steel Rolls 高速钢轧辊在高温下具有很高的硬度和耐磨性。它是用离心方法生产的，芯部材质为球墨铸铁。通过成分和热处理工艺控制，工作层硬度可达80-85HSC，马氏体基体上分布有钒、钨、铌、钼复合碳化物，保证了工作层硬度均一，孔型磨损均匀。这种辊用于精轧机架，增加作业时间，改善轧材表面质量。 5.GNV轧辊GNV Rolls 粗轧机架用轧辊需要一些特性相互结合，其中某些特性会相互抵消对方的作用，这些特性包括耐磨性、耐热裂性、耐冲击性、热硬度和热强度等。过多的网状碳化物能提高耐磨性、耐冲击性，但它严重降低了断裂韧性，这在粗轧情况下，会促使热裂纹形成发展。要减小过多碳化物的影响，又能保持耐磨性，就要加入镍、钼等合金元素，使基体形态为贝氏体/马氏体（针状），比通常的珠光体基体更耐磨。钼元素还有助于提高轧辊高温硬度。 GNV轧辊就是采用高合金材质加上特殊热处理制造出来的，基体组织中碳化物的含量小于5%，满足粗轧机架要求。 6.合金无限冷硬铸铁轧辊Alloy Indefinite Chilled Cast Iron Rolls 合金无限冷硬轧辊，其工作层中有细小晶间石墨。石墨和碳化物的大小、形状、分布可通过激冷作用和合金含量来控制。由于添加了锰、铬、镍、钼等合金元素，基体组织可以从珠光体、贝氏体变为马氏体。加上有少量细小石墨存在，不仅提高了轧辊抗剥落性、抗热裂性和耐磨性能，而且辊身工作层硬度落差很小。适用于棒、线材、型钢轧机中轧、精轧机架。 7.合金冷硬铸铁轧辊Alloy Chilled Cast Iron Rolls 合金冷硬铸铁轧辊辊身工作层基体组织内基本上没有游离石墨，其硬度高，具有优良的耐磨性能。用于小型棒、线材轧机及窄带钢精轧机架。金相组织是细珠光体和碳化物。 8.珠光体球墨铸铁轧辊（离心）Pearlitic Nodular Cast Iron Rolls(Centrifugal) 球墨铸铁中加入镍、铬、钼合金元素，经过特殊热处理得到珠光体球铁轧辊。珠光体球墨铸铁轧辊具有良好的强度、高温性能和抗事故性能，工作层硬度落差小。 9.针状贝氏体球墨铸铁轧辊（离心）Spiculate Bainitic Nodular Cast Iron Rolls(Centrifugal) 针状贝氏体球铁轧辊加入镍、锰、铬、钼等合金元素，它是具有针状组织（贝氏体+少量马氏体）基体，比珠光体球铁轧辊强度更高，韧性更好，耐磨性也明显提高。可采用静态铸造可离心铸造生产。 10.合金球墨铸铁轧辊（离心）Alloy Nodular Cast Iron Rolls(Centrifugal) 这种轧辊的特征是石墨呈球状，它的性质与合金无限冷硬轧辊相似，其强度高与无限冷硬辊。一般采用静态或动态的铸造。
高铬热处理工艺
高铬铸热处理工艺 化学成分:C2.05，Si1.40，Mn0.78，Cr26.03，Ni0.81，Mo0.35 1、常用的高铬铸铁的热处理工艺是加热到950~1000℃，经保温空冷淬火后再进行 200~260℃的低温回火。 2、高温团球化处理1140~1180℃保温16h空冷却，可以明显提高冲击韧度和耐磨性能。 高温团球化处理可使碳化物全部呈团球状，可消除或减少大块状和连续网状碳化物对基体的隔裂作用，经团球化的碳化物受到更加均匀的基体支撑，特别受到一定数量的奥氏体的支撑。如果适当减少保温时间，对薄截面零件也可以取得效果。该工艺的不足是工艺消耗热能较多。 加热到1050℃，经保温空淬火后再进行550℃的回火,效果会怎么样? 要控制加热速度，最好在650 750 850 时保温一定时间。我以前做过，正火就可以了。硬度能做到61----65HRC 成熟工艺是：铸造后软化退火，便于加工，加工后空冷淬火加低温去应力回火。使用硬度一般要求为HRC58-62，多用于比如渣浆泵零部件等耐磨易损件。 我们这里是高铬生产基地，一般提供Cr24，Cr26，Cr28，Cr15Mo3等，价格是不便宜的。价格要包括中间的软化退火和精加后的淬火及回火。楼主的材料应该叫Cr26 做高铬磨球的，Cr%=10.2~10.5%，C%=2.2~2.7%，Si、S双零以下，要求硬度HRC>58 我们现在用的是淬火液淬火，淬火工艺参数是：650度保温2小时，升温到960度保温3.5小时淬火；回火温度380~400，保温4~6小时。磨球规格φ40-φ80。 工艺是1050淬火+250~350回火 金属耐磨材料在水泥企业的研究和应用 [摘要] 本文从金属耐磨材料的概述、水泥企业常用的耐磨材料以及根据磨损原理具体的选用金属耐磨材料,对金属耐磨材料进行了研究、分析,对其他选用金属耐磨材料给予一定的参考和借鉴。 [关键词] 金属耐磨材料水泥企业研究应用 一、金属耐磨材料的概述 材料的耐磨性不仅决定于材料的硬度Hm,而且更主要的是决定于材料硬度Hm和磨料硬度Ha的比值。当Hm/Ha比值超过一定值后,磨损量便会迅速降低。 当Hm/Ha≤0.5-0.8时为硬磨料磨损,此时增加材料的硬度对材料的耐磨性增加不大。 当Hm/Ha>0.5-0.8时为软磨料磨损,此时增加材料的硬度,便会迅速地提高材料的耐磨性。
锤头铸造工艺
综合设计性生产实验报告 ——锤头铸造工艺设计 学生姓名： 班级： 学号： 实验时间：2013.12.13-2013.12.27 实验地点：分析测试中心、工程训练车间等同组人员： 指导教师：肖玄
1实验目的 1.培养学生调查市场能力，了解生产产品所需原材料及其市场价格，对铸造行业市场有大致的初步接触与了解。 2.锻炼学生的分析问题和解决问题的综合协调能力，对本组设计产品的应用范围，工作条件，成分组成，发展状况有较深的认识。 3.加深学生对铸造工艺，熔炼工艺及铸件质量检测过程的进一步了解，使学生将所学专业理论知识、工厂实践综合性的有机结合。 4.着重培养学生的创新能力、综合工程技术能力及团队协调能力。 2实验原理 在铸造生产中广泛应用的模板（包括模板、芯盒）依据制作材料可分为木、金属、塑料、泡沫塑料等模样与芯盒。木模用于单件、批量生产，金属模用于成批量生产，塑料泡沫用于大型件生产。 塑料模具用于消失模生产，它是由环氧树脂制作，具有制造成本低、易加工、表面光洁、环保的特点。非常适用于大批量、复杂铸件的生产。但是它也有自身的缺点：质较脆、有较大的毒性。但是它最大的优点就是：几乎适用于所有不同批量的生产，由于浇注前不用将塑料模具从铸型中取出，因而又叫做实型铸造，在浇注的过程中，金属液的热量使得塑料模具融化，气化之后排除铸型。因而又叫做消失模铸造，这种塑料只能使用一次，对于大批量生产，并不是特别适用，但是对于复杂、性能要求较高的铸件，它的优势是别的铸造方法所无法替代的。
本实验通过对锤头的铸造分析，从而确定合适的铸造方法以浇注出合格的锤头。 3实验设备及原料 3.1实验设备 箱式电阻炉、抛光机、个人计算机、CAD绘图软件等。 表1箱式电阻炉参数表 电压频率加热功率最高温度最大尺寸 参数3×400V 50HZ 12KW 1300℃520×600×650mm 3.2实验原料 铝球、原砂、水玻璃、水、硝酸、盐酸、无水乙醇﹑各粒度砂纸、M3及M10抛光膏。 4实验步骤 4.1在生产中的应用情况 锤头是锤式破碎机核心零部件之一，排列在破碎机转子的锤轴上，锤头在破碎机高速运转时直接打击物料，最终破碎成合适的物料粒度。现在市场上的破碎机锤头根据制造工艺可以分为两种：铸造和锻造，但是他们的耐磨程度是不一样的。由于破碎物料，头部需要良好的耐磨性而柄部又需要足够韧性，通常用合金钢、高锰钢、铸钢加高铬铸铁双金属复合等材料用锻造或铸造方法一次成型，配上相应的热处理工艺就比较经济一点，破碎机锤头根据材质可以分为种：高锰钢锤头、双金属锤头、复合锤头、大金牙锤头、中铬合金锤头,硬质
铸铁的热处理
铸铁的热处理 按工艺目的不同，铸铁热处理主要可以分为以下几种： (1) 去应力退火热处理； (2) 石墨化热处理； (3) 改变基体组织热处理。本章简要介绍上述热处理工艺的理论基础和工艺特点。 第一节去应力退火热处理 去应力退火就是将铸件在一定的温度下保温，然后缓慢冷却，以消除铸件中的铸造残留应力。对于灰口铸铁，去应力退火可以稳定铸件几何尺寸，减小切削加工后的变形。对于白口铸铁，去应力退火可以避免铸件在存放、运输和使用过程中受到振动或环境发生变化时产生变形甚至自行开裂。 一、铸造残留应力的产生 铸件在凝固和以后的冷却过程中要发生体积收缩或膨胀，这种体积变化往往受到外界和铸件各部分之间的约束而不能自由地进行，于是便产生了铸造应力。如果产生应力的原因消除后，铸造应力随之消除，这种应力叫做临时铸造应力。如果产生应力的原因消除后铸造应力仍然存在，这种应力叫做铸造残留应力。 铸件在凝固和随后的冷却过程中，由于壁厚不同，冷却条件不同，其各部分的温度和相变程度都会有所不同，因而造成铸件各部分体积变化量不同。如果此 时铸造合金已经处于弹性状态，铸件各部分之间便会产生相互制约。铸造残留应 力往往是这种由于温度不同和相变程度不同而产生的应力。 二、去应力退火的理论基础 研究表明，铸造残留应力与铸件冷却过程中各部分的温差及铸造合金的弹性模量成正比。过去很长的时期里，人们认为铸造合金在冷却过程中存在着弹塑性转变温度，并认为铸铁的弹塑性转变温度为400C左右。基于这种认识，去应力退火的加热温度应是400C。但是，实践证明这个加热温度并不理想。近期的研究表明，合金
材料不存在弹塑性转变温度，即使处于固液共存状态的合金仍具有弹性。 为了正确选择去应力退火的加热温度，首先让我们看看铸铁在冷却过程中应力的变化情况。图8—1是用应力框测定的灰铸铁冷却过程中粗杆内应力的变化曲线。 图8—1灰铸铁应力变化曲线 在a点前灰铸铁细杆已凝固完毕，粗杆处于共晶转变期，粗杆石墨化所产生的膨胀受到细杆的阻碍，产生压应力，到达a点时，粗杆的共晶转变结束，应力达到极大值。 从a点开始，粗杆冷却速度超过细杆，二者温差逐渐减小，应力随之减 小，到达b点时应力降为零。此后由于粗杆的线收缩仍然大于细杆，加上细杆进入共析转变后石墨析出引起的膨胀，粗杆中的应力转变为拉应力。 到达c点时粗杆共析转变开始，细杆共析转变结束，两杆温差再次增大， 粗杆受到的拉应力减小。 到达d点时，粗杆受到的拉应力降为零，粗杆所受到的应力又开始转变为压应力。 从e点开始，粗杆的冷却速度再次大于细杆，两杆的温差再次减小，粗 杆受到的压应力开始减小 到达 f 点时，应力再度为零。此时两杆仍然存在温差，粗杆的收缩速度仍然大于细杆，在随后的冷却过程中，粗杆所受到的拉应力继续增大。
文献综述-热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响
毕业设计（论文）文献综述 学生姓名：xxx学号：xxx 专业：材料科学与工程 班级：xxx 设计（论文）题目： 热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响指导教师：xxx 二级学院：材料科学与工程学院 2015年3 月19日
热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响 摘要：锤式破碎机在于矿山、冶金、建材及电力行业广泛应用，本课题研究的是用于甘蔗撕裂机蔗刀上面的锤头。蔗刀用锤头在工作过程中，和其他行业使用的锤头相比，有锤头较小，所受应力较低，以及浸润在液体中，会有一定程度的腐蚀磨损等特点。传统的锤头用材质主要有高锰钢，高铬铸铁，以及低碳合金钢三种。根据蔗刀用锤头的性能要求以及工况，我们选择了高铬铸铁作为锤头的材质。由于高铬铸铁硬度高，但是韧性不好，易发生脆性断裂。因此需要热处理来提高其韧性，以及耐腐蚀性能。本课题组已经采用淬火+回火和深冷处理来研究了高铬铸铁的热处理工艺对高铬铸铁组织和性能的影响，获得综合性能更为优异的，可以满足使用要求的锤头用高铬铸铁。本课题是在前面工作的基础上，来研究亚临界热处理对高铬铸铁组织和性能的影响。 关键词：高铬铸铁；甘蔗撕裂机锤头；热处理；深冷处理；亚临界处理 引言 两个物体表面发生接触且相对运动时，接触表面上就会发生摩擦，这是一种自然界非常普遍的，又无法避免的现象。而摩擦的发生就会伴随着材料的磨损。据不完全统计，能源的1/3到1/2消耗于摩擦与磨损。约80%的机器零件失效是由摩擦磨损引起的，所以磨损是机器最常见也是最大量的一种失效方式[1]。根据我国有关部门的统计，仅对我国冶金、煤炭、电力、建筑、农机等 5 个部门的不完全统计，金属件在与砂土、矿石、水泥相接触过程中被磨损的钢材量就在300 万吨以上，再考虑因更换设备而降低的生产效率，每年所浪费的资金估计可高达30亿元[2]。因此，减少由这种摩擦磨损造成的损失是一件意义重大的事。 影响摩擦磨损的因素有很多，最显而易见的就是机器零件在使用过程中的工况和材料本身的耐磨性能。摩擦磨损是发生在材料表面的，所以材料本身的耐磨性能是影响摩擦磨损最基本的因素。随着我国经济的飞速发展，科技的进步，耐磨材料的研究也是一个永恒的话题。 各种类型的抗磨金属材料应运而生。它们包括一般碳钢和合金钢、高锰钢、镍硬铸铁、锰白口铸铁和铬锰白口铸铁、钨白口铸铁及铬白口铸铁等等。其中，
铸铁热处理
铸铁热处理 按工艺目的不同，铸铁热处理主要可以分为以下几种： (1)去应力退火热处理；(2)石墨化热处理；(3)改变基体组织热处理。本章简要介绍上述热处理工艺的理论基础和工艺特点。 第一节去应力退火热处理 去应力退火就是将铸件在一定的温度下保温，然后缓慢冷却，以消除铸件中的铸造残留应力。对于灰口铸铁，去应力退火可以稳定铸件几何尺寸，减小切削加工后的变形。对于白口铸铁，去应力退火可以避免铸件在存放、运输和使用过程中受到振动或环境发生变化时产生变形甚至自行开裂。 一、铸造残留应力的产生 铸件在凝固和以后的冷却过程中要发生体积收缩或膨胀，这种体积变化往往受到外界和铸件各部分之间的约束而不能自由地进行，于是便产生了铸造应力。如果产生应力的原因消除后，铸造应力随之消除，这种应力叫做临时铸造应力。如果产生应力的原因消除后铸造应力仍然存在，这种应力叫做铸造残留应力。 铸件在凝固和随后的冷却过程中，由于壁厚不同，冷却条件不同，其各部分的温度和相变程度都会有所不同，因而造成铸件各部分体积变化量不同。如果此时铸造合金已经处于弹性状态，铸件各部分之间便会产生相互制约。铸造残留应力往往是这种由于温度不同和相变程度不同而产生的应力。 二、去应力退火的理论基础 研究表明，铸造残留应力与铸件冷却过程中各部分的温差及铸造合金的弹性模量成正比。过去很长的时期里，人们认为铸造合金在冷却过程中存在着弹塑性转变温度，并认为铸铁的弹塑性转变温度为400℃左右。基于这种认识，去应力退火的加热温度应是400℃。但是，实践证明这个加热温度并不理想。近期的研究表明，合金材料不存在弹塑性转变温度，即使处于固液共存状态的合金仍具有弹性。 为了正确选择去应力退火的加热温度，首先让我们看看铸铁在冷却过程中应力的变化情况。图1是用应力框测定的灰铸铁冷却过程中粗杆内应力的变化曲线。 图1 灰铸铁应力变化曲线
改善高铬铸铁加工性能的热处理工艺
文章编号:C N23-1249(2004)04-0051-03 收稿日期:2004-03-10 作者简介:龚正春(1962-),男,江苏启东人,高级工程师,从事核电材料,铸造材料锅炉及压力容器材料的科研工作。 改善高铬铸铁加工性能的热处理工艺 龚正春 (哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046) 摘 要:高铬铸铁在磨损工况下有优良的耐磨性,主要是由于其基体为马氏体组织,碳化物类型为6方晶系的 (Fe.Cr )7C 3,碳化物呈6角棒状、针状、条状分布,显著地改善了材质的力学性能。通过磨损试验证明高铬铸铁 耐磨性好,成本低。与稀土高铬镍氮相比,成本降低60%,与钨铬合金相比,成本降低70%。关键词:高铬铸铁;K mT Cr25;热处理中图分类号:TG 143.9 文献标识码:A H eat T reatment T echnique of Improving H igh Cr C ast Iron Process Property G ONG Zhengchun (Harbin Boiler C o.,Ltd.,Harbin 150046,China ) Abstract :The reas on why high Cr cast iron have excellent wear resistant properties under the wear w ork 2ing condition is that its matrix is martensite microstructure and carbide type is (Fe ,Cr )7C 3,the shape of which is six horny bar 、acicular and strip ,therefore the mechanical properties of material is im proved obvi 2ous.The wear resistant property of high Cr cast iron is proved to be g ood and cost is low through wear test.C om pared to rare earth high Cr -Ni -N ,cost falls 60%;C om pared to W -Cr alloy ,cost falls 70%. K eyw ords :high Cr cast iron ;K mTCr25;heat treatment 0 引 言 国外抗磨合金的发展大致可分为3代:第一代是普通白口铁和锰钢,第二代是镍—铬低合金马氏体白口铁,第三代则是高铬铸铁。 根据某由厂要求,我们决定选取含(Fe.Cr )7C 3的马氏体基体的高铬白口铸铁,通过本文的一系列热处理试验,解决了K mTCr25白口铸铁的加工问题,而加工问题目前在我国耐磨材料中还没有得到很好的解决。 1 试验材料及方法 使用400kg 可控硅中频电炉,用镁砂捣制炉衬,加石灰石进行保护、炉料采用铸造生铁(Z14)、废钢(A 3)、微碳铬铁(FeCr6、FeCr10)和高铬铸铁的回炉铁。渗碳剂采用碳精棒和电石,脱碳剂采用电石,脱硫剂采用苏打,去气剂采用冰晶石粉,集渣剂采用珍珠岩粉。出炉温度1550℃,浇注温度1450℃,线收缩为1.8%～1.9%,浇注系统采用压边浇口、底注法。试验用料化学成分如表1,其中P ≤0.050%。 第4期2004年11月 锅 炉 制 造BOI LER M ANUFACT URI NG N o.4 N ov.2004
高铬铸铁的热处理
高铬铸铁的热处理 1. 退火 由于高铬制品其铸态硬度较高，为改善工件的机械加工性能，所有毛坯必须进行必要的软化退火处理。 具体工艺( 以壁厚不超过100mm且外形较复杂铸件为例) 如下。 首先将需处理工件在室温下装入热处理炉，然后随炉缓慢升温至400 ℃左右进行保温1 ～2h，随后将炉温升至600 ℃再进行保温1 ～2h，之后以不超过150 ℃/ h的温升速度，将炉温快速升至950 ℃后进行2 ～3h 的保温，而后停止加热，待炉温自然降至820 ℃左右，此后可控制电炉以10 ～15 ℃/ h 的温降速度将炉温降至700 ～720 ℃，并在此温度保温4 ～6h ( 工件越厚其保温时间应越长) 后停炉，工件可视情况随炉冷却或出炉置于静止的空气中冷却至室温( 以获得珠光体基体，满足性能要求，便于切削加工) 。 具体生产中，若所处理工件形状较为简单，也可采用较快速的退火工艺，即在温升至950 ℃并保温3h 后停炉，之后可随炉冷却至400 ℃左右，然后打开炉门，继续冷却至300 ℃以下，工件即可出炉空冷。 工件退火后可进行机械加工，由于高铬白口铸铁在淬火过程中尺寸变化比铸钢和灰铸铁小的多，一般无须矫正尺
寸，对于按工艺要求需磨削加工的工件所留磨削量也可很小。 2. 淬火 将机械加工后的工件室温装炉，以小于80 ℃/ h 的温升速度将炉温升至600 ℃( 若工件较厚或形状较复杂，可在温升至300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃时分别给予0. 5h 的保温) ，之后以不超过150 ℃/ h 的温升速度将炉温升至淬火温度950 ～980 ℃后进行保温，保温时间为2～4h ( 视工件厚薄不同保温时间有所差别，越厚保温时间越长) ，而后将工件快速出炉进行空冷，若遇环境气温较高，淬火时应辅以强风和水雾喷洒，以强化冷却，淬火工艺曲线如图2 所示。 3. 回火 为降低铸件残余应力和脆性，并保持其淬火得到的高硬度和耐磨性，同时也使马氏体得以回火，以及残余奥氏体有所减少，应对淬火后的工件再进行230 ～260 ℃的回火处理。具体工艺为: 将工件在室温状态下装炉，再升温至230 ～260 ℃，保温3 ～6h，之后出炉空冷。
高铬铸铁(上篇)
铮铮硬骨高铬铸铁（上篇）2009-8-5 17:20:49 高铬白口抗磨铸铁（以下简称高铬铸铁）是一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料。它以比合金钢高得多的耐磨性，和比一般白口铸铁高得多的韧性、强度，同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，加之生产便捷、成本适中，而被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一。 高铬铸铁属金属耐磨材料、抗磨铸铁类铬系抗磨铸铁的一个重要分支，是继普通白口铸铁、镍硬铸铁而发展起来的第三代白口铸铁。早在1917年就出现了第一个高铬铸铁专利。高铬铸铁一般泛指含Cr量在11-30%之间，含C量在2.0-3.6%之间的合金白口铸铁。我国抗磨白口铸铁国家标准（GB/T8623）规定了高铬白口铸铁的牌号、成分、硬度及热处理工艺和使用特性。其典型成分及工艺如下表： 表1高铬铸铁的牌号及化学成分（GB/T 8623） %
表2高铬铸铁的硬度（GB/T 8623）
表3 高铬铸铁件热处理规范（GB/T 8623）
美国高铬铸铁执行标准为ASTMA532M，英国为BS4844，德国为DIN1695，法国为NFA32401。俄罗斯在前苏联时期曾研制了12-15%Cr、3-5.5%Mn，壁厚达200mm 的球磨机衬板，现执行?OCT7769标准。特别值得一提的是在近一个世纪里，曾为抗磨白口铸铁做出了卓越贡献的美国克莱梅克斯（Climax）钼业公司。1928年该公司首先发明了镍硬铸铁，把抗磨铸铁科技推向了一个空前高度。1974年为纪念国际GIFA，在杜赛尔多夫展览会上展示了名为“神秘1号”和“神秘2号”。即经典的高铬抗磨铸铁153（Cr15Mo3）和1521（Cr15Mo2Cu），现如今克莱梅克斯公司执行高铬铸铁标准如下，栏主提示大家这是特别值得一看的。
铸铁的热处理工艺
铸铁的热处理工艺 newmaker 铸铁的热处理和钢的热处埋有相同之处 ，也有 不同之处。铸铁的热处理一般不能改善原始组织中石墨的形态和分布状况。对灰口铸铁来说，由于片状石墨所引起的应力集中效应是对铸铁性能起主导作用的困素，因此对灰口铸铁施以热处理的强化效果远不如钢和球铁那样显著。故友口铸铁热处理工艺主要为退火、正火等。对于球铁来说，由于石墨呈球状，对基体的割裂作用大大减轻，通过热处理可使基作组织充分发挥作用，从而可以显著改善球性的机械性能。 故球铁像钢一样，其热处理工艺有退火、正火、调质、多温淬火、感应加热淬火和表面化学热处理等。 1.消除应力退火 由于铸件壁厚不均匀，在加热，冷却及相变过程中，会产生效应力和组织应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须消除。去应力退火通常的加热温度为500～550℃保温时间为2～8h ，然后炉冷（灰口铁）或空冷（球铁）。采用这种工艺可消除 铸件内应力的90～95％，但铸铁组织不发生变化。若温度超过550℃或保温时间过长，反而会引起石墨化，使铸件强度和硬度降低。 2.消除铸件白口的高温石墨化退火 铸件冷却时，表层及薄截面处，往往产生白口。白口组织硬而脆、加工性能差、易剥落。因此必须采用退火（或正火）的方法消除白口组织。退火工艺为：加热到550－950℃保温2～5 h ，随后炉冷到 500—550℃再出炉空冷。在高温保温期间 ，游高渗碳体和共晶渗碳体分解为石墨和A ，在随后护冷过程中二次渗碳体和共析渗碳体也分解，发生石墨化过程。由于渗碳体的分解，导致硬度下降，从而提高了切削加工性。 3.球铁的正火 球铁正火的目的是为了获得珠光体基体组织，并细化晶粒，均匀组织，以提高铸件的机械性能。有时正火也是球铁表面淬火在组织上的准备、正 火分高温正火和低温正火。高温正火温度一般不超过950～980℃，低温正火一般加热到共折温度区间820～860℃。正火之后一般还需进行四人处理，以消除正火时产生的内应力。
(完整版)国内外热轧辊材料研究进展
国内外热轧辊材料研究进展 轧辊是轧钢生产中的主要消耗备件之一，轧辊消耗约为轧钢生产成本的5%-15%。如果考虑因轧辊消耗而带来的生产停机、降产和设备维护增加等因素，则其所占生产成本的比重会更高。轧辊质量不仅关系到轧钢生产成本和轧机生产作业率，还在很大程度上影响轧材质量。随着轧钢技术的发展，轧机速度和自动化程度不断提高，对轧辊质量特别是轧辊的耐磨性、强度及韧性等提出了更高的要求。进一步提高轧辊性能以适应轧机的需要，是轧辊研制者面临的新课题。目前，我国轧辊的生产、研究与使用水平，与发达国家相比，仍有相当大的差距。为了满足轧钢生产的实际需要，我国每年都需要花费大量的外汇进口轧辊。如果我国的轧辊消耗能降低30%-40%，不仅能节省大量外汇，而且还可以节省大量的轧辊材料。 改变轧辊材质是提高轧辊性能的重要措施。轧辊材质发展的明显趋势是广泛使用合金元素且逐渐提高合金化程度。如热轧带钢精轧前段由20世纪30年代的高镍铬无限冷硬铸铁轧辊发展到60年代的半钢工作轧辊，70年代开始使用高铬铸铁轧辊和高铬铸钢轧辊，80年代末开始使用高速钢轧辊。冷轧带钢工作辊材质由2%Cr钢发展到3%Cr、5%Cr钢，到了90年代开始使用半高速钢，近来也开始使用高速钢。棒线材和型材轧机轧辊材质也由普通冷硬铸铁、合金球墨铸铁、高镍铬无限冷硬铸铁、高铬铸铁、锻造合金工具钢发展到硬质合金。目前，高速线材轧机和棒材轧机上使用高速钢轧辊也获得了满意的效果。 1热轧辊材料研究概况 热轧生产中，轧辊使用条件非常恶劣，主要是因为热轧辊常与温度高达900-1100℃的轧材接触，辊面温度高达500℃，轧辊使用中除了承受强大的轧制力，辊面受轧材的强力磨损外，在高温的作用下，辊面易产生氧化，氧化膜易脱落，加剧轧辊的失效。此外，轧辊还反复被轧材加热及冷却水冷却，经受温度变化幅度较大的激冷激热，产生很大的热应力，逐渐导致热疲劳裂纹的产生，热疲劳裂纹在轧制力的作用下不断扩展，最终导致轧辊表面破裂甚至剥落，促进轧辊失效。热轧辊除了应具有高的耐磨性和强韧性外，还应具有优良的抗氧化能力和抗热疲劳能力。 随着热轧技术的发展，热轧辊材料也在不断地改进和发展，从早期使用的冷硬铸铁轧辊，发展到半钢轧辊，高铬铸铁（钢）和高速钢轧辊。早期使用的冷硬铸铁轧辊以M3C型碳化物为主，如Fe3C等。后来加入合金元素铬、镍等，碳化物形态仍以M3C 为主，变化不大，呈网状分布，但碳化物由Fe3C变成了（Fe，Cr）3C，硬度提高，而
高铬合金耐磨铸铁生产技术
高铬合金耐磨铸铁生产技术（转 一、高铬铸铁的熔炼 1. 高铬铸铁化学成分( 见下表) 2. 原料要求 另外，还需工业纯铜和废旧电极块( 用于调整碳含量) 等。 3. 熔炼工艺要求 ( 1) 出炉温度高铬铸铁的熔点比一般铸铁高，约为1200 ℃，出炉温度约为1500 ℃，熔炼选用中频感应电炉。 ( 2) 炉衬采用酸性或碱性炉衬均可，炉衬的配比、打结、烘干和烧结均按常规工艺进行。 ( 3) 装料一般按正常顺序加料，先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底，而后将废钢等按照下紧上松的原则装填( 有助于塌料) 。 ( 4) 送电熔化将电炉功率调至最大进行熔化，由于Cr 的熔炼损耗较大( 约5 % ～15 %) ，故铬铁应在最后加入，通常是待废钢全部熔化后加入烤红的铬铁。 ( 5) 脱氧待金属炉料全部熔化并提温至1480 ℃后，再加入锰铁、硅铁及铝进行脱氧。 ( 6) 浇注在中频感应炉中熔化，温度不必太高，温度达到1480 ℃时即可出炉，铁液在包内应停留一段时间进行镇静，视工件大小不同可在1380 ～1410 ℃之间进行浇注。 二、生产工艺要点
(1) 高铬铸铁铸造性能较差，其热导率低，塑性差，收缩量大，且有大的热裂和冷裂倾向，在铸造工艺上要将铸钢和铸铁的特点结合起来考虑，必须充分注意铸件的补缩问题，其原则与铸钢件相同( 采用冒口和冷铁，且遵循顺序凝固原理) 。由于合金中铬含量高，易在铁液表面结膜，所以看起来铁液流动性差，但实际上流动性较好。 ( 2) 造型宜采用水玻璃硅砂等强度高且透气性好的砂型，涂料应采用耐火度高的高铝粉或镁粉与酒精混合拌制。另外，为获得细晶粒组织和好的表面质量，在铸件外形不太复杂的情况下，金属型铸造也被广泛采用。 ( 3) 高铬铸铁的收缩量与铸钢相近，模样制作上其线收缩率可按1. 8 % ～2 % 进行计算。在砂型制作上，其冒口大小可按碳钢的规定进行计算，而浇注系统则按灰铸铁计算，但需把各截面积增加20 % ～30 % 。浇冒口的选择应注意两个方面: 一是要保证铸件工作带( 使用部位) 的质量; 二是要尽量提高铸件的成品率。 ( 4) 由于高铬铸件的冒口不易切除，因此造型时在冒口形式上宜采用侧冒口或易割冒口。 ( 5) 在具体零件的铸造工艺设计上，要注意不能让铸件出现受阻收缩，以免造成开裂。另外，浇注后开箱温度过高也极易造成铸件开裂，540 ℃以下的缓冷是十分必要的，应使铸件在铸型中充分冷却，然后再开箱清砂，或开箱后先勿清砂而堆在一起( 铸件、浇冒系统等) 围干砂缓冷。开箱周围环境必须保持干燥，不得潮湿有水，否则极易造成铸件裂纹。 ( 6) 浇注温度要低，有利于细化树枝晶和共晶组织，而且可避免出现因温度过高而造成的收缩过大及表面粘砂等缺陷。浇注温度一般比其液相线( 1290 ～1350 ℃) 高55 ℃左右，轻小件一般控制在1380 ～1420 ℃，壁厚100mm以上的厚重件控制在1350 ～1400 ℃。 三、高铬铸铁的热处理 1. 退火 由于高铬制品其铸态硬度较高，为改善工件的机械加工性能，所有毛坯必须进行必要的软化退火处理。 具体工艺( 工艺曲线见图1 ，以壁厚不超过100mm且外形较复杂铸件为例) 如下。 首先将需处理工件在室温下装入热处理炉，然后随炉缓慢升温至400 ℃左右进行保温1 ～2h，随后将炉温升至600 ℃再进行保温1 ～2h，之后以不超过150 ℃/ h的温升速度，将炉温
高铬铸铁铸造工艺
锤头高铬铸铁铸造工艺 高铬铸铁化学成分设计：（一般采用亚共晶高铬铸铁） 1、工艺上常常通过调整碳含量来达到改变碳化物数量。 2、不含其他合金元素的高铬铸铁，空淬能淬透的最大直径为20mm，要提高淬透性，必须加入合金元素。 3、锰剧烈降低Ms，会使高铬铸铁在淬火后有较多的残留奥氏体，因此，一般控制在1.0%以下。 4、铜降低Ms，会造成许多的残留奥氏体，因此，一般控制在1.5%以下。 5、由于V价格高，通常只适用于不易热处理的铸件。 6、硅提高Ms，会减少残留奥氏体，同时降低淬透性，因此，一般应控制。 7、高铬铸铁感应炉熔炼温度1480℃，已经足够，不必太高。 8、高铬铸铁浇注温度不希望太高，以免收缩过大和粘砂。浇注温度厚大件1350-1400℃，（一般件1380-1420℃）。高的浇注温度加重冒口下的缩孔，而且会造成浓密的显微缩松，同时使晶粒组织粗大。 9、高铬铸铁模型收缩率2%。 10、高铬铸铁冒口尺寸按碳钢设计，浇注系统按灰铸铁设计。采用气割法切割浇冒口，容易产生热裂纹，故设计时采用易割冒口或者侧冒口，采用敲击法去除。 11、高铬铸铁寿命短的原因，不是金相不合格，而是，铸件
内存在缩孔、气孔、夹杂等铸造缺陷，因此必须足够重视铸造工艺。 12、高铬铸铁容易开裂。在铸造工艺设计上注意不让铸件收缩受阻，以免造成开裂。 13、高铬铸铁铸件在铸型中应充分冷却，然后开箱。开箱过早，开箱温度过高，是铸件开裂的主要原因。 14、高铬铸铁采用金属型铸造时，浇注温度应保持在150℃以上，以免铸件冷却太快开裂。 15、高铬铸铁采用高温空淬，中低温回火的热处理，获得高硬度的马氏体基体。 16、高铬铸铁在热处理前的铸态基体组织取决于铸态冷却速度的高低。冷却速度高时通常为奥氏体基体：随冷却速度降低逐渐开始析出部分马氏体、珠光体和奥氏体的混合物。：冷却速度进一步降低，可能获得珠光体基体的组织。 17、高铬铸铁一般根据铬含量和零件壁厚选择最佳淬火温度。淬火温度越高，淬透性越高，但淬火后形成残留奥氏体数量有可能越多。Cr15高铬铸铁的淬火温度940-970℃，Cr20高铬铸铁的淬火温度960-1010℃。保温时间根据壁厚选择。一般2-4h,壁厚零件4-6h。 18空淬后的高铬铸铁存在较大的内应力，应尽快进行回火热处理。 19、对一些形状复杂、壁厚形成悬殊的高铬铸铁铸件应严格