高铬白口铸铁中碳当量对抗磨性能的影响

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碳化物在高铬铸铁高应力磨料磨损中的影响

·试验研究·碳化物在高铬铸铁高应力磨料磨损中的影响熊博文,张军,吴振卿(郑州大学材料工程学院,河南郑州450002 )摘要:对不同载荷作用下的高铬铸铁在耐磨实验机上进行了磨料磨损试验; 对在不同的碳化物对基体的保护作用与碳化物的剥离进行了相关的分析。

结果表明载荷在一定值以下磨损较为缓慢,当载荷超过一定值时,磨损急剧加剧,随着载荷的增加“尺寸较小”的碳化物首先剥离基体,当载荷继续增大时,“尺寸较大”的碳化物也剥离基体并有碎裂现象。

这要求高铬铸铁中的碳化物不仅要分布均匀,碳化物的尺寸也要合适。

关键词:高铬铸铁;高应力;磨料磨损;耐磨性中图分类号: TG14319 文献标识码: A 文章编号: 1004 - 6178 ( 2005) 06 - 0006 - 02Eff ec t of Ca rb i de on the H i gh S tre s s Gr i n d i n g A b ra s i on of H i gh C hrom ium Ca st IronX I O N G B o2w en, ZHAN G J u n, W U Zh e n 2q in g(M a teria l Eng i neering Co llege, Z h engzhou U n i versity, H e nan Z h engzhou 450002, C h i na )A b stra c t: The h ig h ch r om iu m wh ite ca st ir on wa s ca rried on wea r ab ra sion te st unde r d iffe ren t load s on the te sting m a ch i n e. The p r o tec t affec t ion of the d iffe ren t ca rb ide on m a trix and the ca rb ide su rface stripp ed wa s ana lyzed. It wa s shown tha t the wea ring wa s sl o w when the load wa s un de r a s p ec if ic va lue, bu t it grew fa st when the load is u p graded ove r a sp ec ific va lue. The s m a ll si z e ca r b i d e stripp ed fr om the su rface a t first when the load is u p graded, and the b ig size ca rb ide stripp ed and m a shed when the load kee p on i n2 c r ea s in g. It is dem a nded tha t the ca r b i de wa s d i stribu t ed we l l - p ropo r ti o na l ly and the size su i tab le.Key word s: h i g h ch r o m iu m wh i te ca s t iron, h i g h stre s s, ab r a s i o n wea r , wea r2re s istan t高铬铸铁作为一种优良的抗磨材料,近20年来已在国内外得到了广泛的应用。

高铬铸铁中碳化物的形态对力学性能的影响

高铬铸铁中碳化物形态对力学性能的影响1.1课题的目的和意义1.1.1课题的目的高铬铸铁里的碳化物形貌直接决定了其力学性能的好坏。

本文通过研究不同成分、不同热处理工艺的高铬铸铁的组织与硬度、冲击韧度和耐磨性能的关系，解释了高铬铸铁不同的碳化物分布产生不同的力学性能的现象机理；并指出，Cr/C 为4～8 时能得到呈不连续的块状、棒状分布的M7C3，合金组织和性能较好；高铬铸铁在1000℃×3h淬火+350℃×3h回火的热处理工艺下，可以获得理想的组织，块状、曲面板条状碳化物不连续的分布在硬度和韧性都能较好的回火马氏体基体上，合金的整体力学性能优异。

钒还可以细化和改善高铬铸铁共晶碳化物的形态。

钒可以限制共晶体转变的液态空间，树枝晶间的液体被分割成更小的空间，相应的共晶碳化物生长空间变窄，在最后凝固的铁液中存在着一些悬浮的钒的碳氮化物，他们有可能形成结晶核心，加速细化作用。

碳化物作为高铬铸铁组织中的第二相对高铬铸铁的性能有明显的的影响。

由于高铬铸铁热处理后显微组织为隐晶马氏体加共晶碳化物，所以钒含量的变化对硬度没有明显的影响。

钒细化组织的作用很明显，所以加入钒可以提高高铬铸铁的冲击韧度，而随着钒含量的增加，基体析出的二次碳化物也将增加，高铬铸铁的夹杂物随之增加，这削弱了相之间的结合力，对冲击韧度不利，所以当钒含量超过0.8% 时，高铬铸铁的冲击韧度开始下降。

钒可以细化组织，碳化物颗粒被不断细化，而且碳化物的形态也变得圆钝，在磨粒冲击力作用下，应力集中程度小，减少碳化物颗粒松动脱落的几率，从而也提高耐磨性；同时钒的碳化物V2C硬度很高，可达2 700～2 900 HV ，为优良的耐磨质点，可提高高铬铸铁的耐磨性。

当磨粒切削形成的刻痕或沟槽比较大时, 以至一次滑动通过时，就可以把那些小的碳化物颗粒“犁”出去，这时碳化物颗粒没有起到硬质质点阻止磨粒切削的作用。

只有当碳化物颗粒尺寸大于切削痕截面尺寸，或碳化物尺寸大到足以阻碍磨粒的压入和切削，或当碳化物颗粒至少有一个方向的尺寸大于磨粒压入深度时，碳化物颗粒对提高材料的耐磨性才是有贡献的。

Cr／C对31%Cr高铬铸铁组织与性能的影响

３２１Ｃ／．．ｒＣ对含Ｃ３％高铬铸铁硬度的影响ｒ１图２是不同Ｃ／ｒＣ值对高铬铸铁硬度影响的曲线图．可见：随着Ｃ／ｒＣ的增加，材料的硬度下降，但是下降的幅度比较小．因为随着Ｃ／ｒＣ升高，基体中的Ｍ，型碳化物数量有所减少．ｃ
小的视场内过共晶碳化物的相对数量减少，铁的过共晶度下降．铸随着Ｃ／ｒＣ的增加，ｒ１铸铁的Ｃ３硬度略有下降，冲击韧性有明显的升高趋势．而当外加栽荷为７Ｎ时，ｒ１铸铁的耐磨性随Ｃ／０３％高铬铸铁组织影响ｒ１
的金相照片．图１可看出，本实验的含Ｃ量范由在
围内，ｒ１Ｃ３％高铬铸铁组织都是过共晶成分，出现均
了ＭＣ六角棒形的过共晶碳化物，型随着Ｃ／ｒＣ的
郭二军，：ｒＣ对３％Ｃ高铬铸铁组织与性能的影响等Ｃ／１ｒ
７３
耐磨材料，它具有硬度较高；耐磨性良好；断裂时挠度小等特点，其他白Ｅ铸铁相比显示了良好的综与ｌ合性能，水泥、山、金等行业广泛应用Ｊ目在矿冶．前国内外主要在应用和研究的高铬铸铁的含Ｃ量ｒ
Ｃ值，制定如表１示的实验方案．所
表１实验方案
编号Ｃ／ｒＣＣ质量分数／（％）Ｃ质量分数／％）ｉｒ（Ｓ质量分数／％）（
２２实验材料的熔铸和试样的制备．

高铬铸铁的耐磨性

高铬铸铁的耐磨性关富雷【摘要】从生产和应用角度综合讨论了高铬耐磨铸铁的耐磨性.综述了金属磨损的一般问题以及国内外现状.并且通过实验途径,即对高铬铸铁进行必要的处理,然后进行实验,对数据进行讨论和分析,得出了提高材料耐磨性的方法.【期刊名称】《上海大中型电机》【年(卷),期】2011(000)002【总页数】9页(P32-39,41)【关键词】高铬铸铁;耐磨性;磨损;碳化物;应力【作者】关富雷【作者单位】哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150040【正文语种】中文0 引言磨损是造成机械失效的主要原因之一。

为了维持各种机械设备的正常运行，工业部门需要投入大量金属制造易损件，这方面的金属消耗量是相当可观的，金属磨损问题多年来一直是材料科学工作者关注的热点。

减少金属磨损，总体上有两个途径:一是改善零件的服役条件，尽量减少外界对零件的伤害;二是设法提高零件材料本身的抗磨能力。

工业实践表明:煤矿机械、电力机械、建材机械、农业机械中许多易磨损件改用高铬耐磨铸铁后寿命成倍延长，获得显著的社会效益和经济效益。

目前，高铬铸铁已经是世所公认的优良抗磨材料，在采矿、水泥、电力、铁路机械、耐火材料等方面应用十分广泛。

高铬白口铸铁具有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，这是它成为当代最佳抗磨材料的基本原因。

它的优良抗磨能力和冲击韧性主要决定于其特有的组织，高铬白口铸铁含铬量大于11%，铬、碳含量比值超过3.5。

在这种情况下，高硬度M7C3型碳化物几乎全部代替了M3C型碳化物。

M7C3型碳化物基本上是以孤立的条状形态存在，与呈网状连续分布的M3C型碳化物相比，大大增强了基体的连续性，因而整体材料的韧性显著提高。

而且由于基体中富含有铬元素，有较好的淬透性，经过适宜的热处理可获得抗磨能力优良的金属组织。

1 试验过程1.1 铸造工艺1.1.1 成分设计本实验所采用的高铬铸铁成分皆为:22%Cr、2.7% ～ 3.0%C、3.5% ～4.0%Mn、0.5% ～ 0.6%Si、少量 Ni。

高铬抗磨铸铁的特性及应用

高铬抗磨铸铁的特性及应用含铬量为12。

30％，含碳量为2．4。

3．6％的高铬铸铁，通过高合金化和热处理手段可得到马氏体或奥氏体或二者混合型的基体以及铬的特殊碳化物。

这种特殊碳化物为呈六角晶系的Me，C，，其硬度高达HVl200。

1600，远高于渗碳体型碳化物和常见的矿物磨检的硬度。

这类碳化物的存在是高铬铸铁获得高抗磨性的主要原因、此外，高铬铸铁中的共晶结构与一般铸铁中的莱氏体不同。

一般铸铁中的莱氏体呈连续网状，而合高铬的共晶碳化物呈断开的块、条状态。

相当于在基体上镶嵌入高硬度的颗粒。

因此，不仅抗磨性好，而且大大削弱了高硬度相的脆化作用，相对而言有较好的韧性。

高铬铸铁中的高硬度马氏体基体，强有力地支承碳化物颗粒，避免工作过程中碳化物从磨损表面脱落，保证了材料的高抗磨性。

因此高铬铸铁作为高抗磨材料已有效地应用于破碎、研磨、物料输送等机械和冶金设备。

尤其在磨料磨损和冲击磨损的机件(如：破碎机滚筒、料仓衬板、高炉料钟、料斗、运煤槽衬板、磨煤机辊套、轧辊、渣浆泵过流部件等)方面应用更为广泛。

通过分析衬板在正常的工况条件下的磨损机理及材料相应的特性,确定衬板合理的组织和化学成分,研制中碳低合金耐磨钢ZG40Cr2SiMnMoV,机械性能:σb≥1 200 MPa, HRC≥50,αK≥18 J/cm2.试制后测定工艺性,结合生产实际,制订各工序的操作要点和工艺参数,正式投产,产品符合设计要求,使用寿命为高锰钢衬板的2～3倍,成本持平,是高锰钢理想的替代材料.铸造后水韧,就是和用水淬火一样的过程,温度1100摄氏度,获得过饱和的单相奥氏体,因为它的奥氏体能在常温下存在,组织硬度,强度不高,但表面在受到强烈的挤压和摩擦后发生强烈的加工硬化,相变成马氏体并析出碳化物,获得高的耐磨性,而心部还是高抗冲击的奥氏体.表面的硬化层磨损后,露出的心部又产生加工硬化.,水韧后就不再热处理了.否则在加热到250时会变脆可以理解为固溶处理！一般的水地韧处理为ZGMn13类高锰钢，主要用于承受冲击载荷工作的零件，其它如陆丰所言．奥氏体表面在受到冲击作用时，产生强烈的加工硬化，当硬化层被磨／崩掉后，又露出新鲜的奥氏体，重新硬化，如此反复．因其有强烈的加工硬化，故不可采用机械加工方法成形，主要用铸造方法所得，所以为铸钢．近年来有降低含锰量的做法，做出中锰钢，同样可以采用水韧处理．在模具钢中，早期的（约1982年出版的书中就有此说法）双细化处理工艺第一步有时称之为水韧（或油韧）具体为在模具钢进行锻造后，在钢之ACm点上，将钢淬入热水中（称水韧），淬入油中（称油韧），目的在于将碳化物大部分溶入奥氏体中，在淬火后重新高温回火后得到细而均匀的精粒状碳化物．再进行正常（或比正常奥体化温度略低）加热淬火，以期提升模具的韧性，耐磨性．锰钢主要用于需要承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件，破坏形式以磨损消耗为主，部分断裂、变形。

碳含量对高铬堆焊合金性能的影响

摘要碳含量对Fe-Cr-V-B高铬堆焊合金性能的影响摘要以Fe-Cr-V-B高铬合金系为研究对象，通过改变碳的含量，得到一种抗裂性好、耐磨性优良的高铬堆焊合金，对其进行硬度测试、耐磨粒磨损试验及金相试样显微组织和性能分析。

结果表明，随着碳含量的增加，碳化物的数量和体积分数都增加，形态呈现杆状——片状——网状的转变。

硬度也在碳含量的一定范围内先增加，后减少。

当碳含量为 2.17%时，抗裂性好，耐磨性好，硬度也较高。

关键词：碳化物；堆焊；耐磨；硬度；显微组织AbstractThe effect of carbon content on theproperty of high-chromium surfacing alloys Fe-Cr-V-BAbstractIn the subject of high-chromium alloys Fe-Cr-V-B investigated,carbon content is changed, in order to get a good crack resistance, abrasion resistance surfacing high-chromium alloy. In this experiment, the hardness is measured, grain-abrasion resistance is tested, and the macroscopic structure of metallographic sample is observed and mechanical property is analyzed .The results show that the number of carbide and volume of that also increase, and the shape displays rod-shaped，flake, mesh changes respectively, when the carbon content increases. In the mean time，hardness increases at the beginning, and then decreases in a certain scope of the carbon content. Not only the crack resistance and wear resistance are good, but also hardness is higher in the carbon content of 2.17%.Key Words:carbide; surfacing; abrasion resistance; hardness; macroscopic structure目录文献综述 (1)1 焊接材料 (1)2 堆焊的意义 (1)3 堆焊药芯焊丝 (1)4 本文耐磨材料研究的最基本的原理 (2)第一章实验材料、设备及成分设计 (5)1.1 试验材料 (5)1.2 试验设备 (5)1.3 实验的目的 (5)1.4 药芯焊丝配方设计 (5)第二章实验方法 (8)2.1 药粉称取 (8)2.2 焊丝轧制成型 (8)2.3试板表面堆焊 (9)2.4硬度测试 (9)2.5试样切割 (9)2.6金相试样制备及观察 (9)2.7耐磨实验 (10)第三章实验结果及分析 (11)3.1药芯焊丝包粉量 (11)3.2工艺性能比较 (11)3.3配方化学成分 (12)3.4堆焊合金的宏观硬度 (12)3.5金相图及分析 (13)3.5.1 碳化物形态变化及其作用 (15)3.5.2合金元素对堆焊合金的显微组织的影响 (16)3.6金属磨损实验结果及分析 (17)第四章总结和展望 (19)4.1总结 (19)4.2 展望 (29)参考文献 (20)致谢............................................................................................................... 错误！未定义书签。

含碳量对高铬白口铸铁组织,硬度及冲击韧性的影响

含碳量对高铬白口铸铁组织,硬度及冲击韧性的影响第20卷l999年第4期l2月洁阳工学院.bum~lof1.,uoyangInstiluteofTechnologyV.20No.4Dee.19992-1-文章编号:1000—5O80c1999)04—0021—04含碳量对高铬白口铸铁组织,硬度及冲击韧性的影响刘亚民(洛阳工夏青系,河南洛阳471039)Wf√摘要:进行了古碛量对16%Cr白12I铸铁组织和性能影响的实验研究.结果表明:随着碳量增加.碳化物的台量增加.并且由连续的网状遥葡变成孤立的花状,杆状和块状;当碳量合适时.硬度和冲击韧性均出现峰值.综合性能最佳.碳:TG143.1塑斋铅白D锗佚<资料法)分类号文献标识:Ar7卜JI』1Ff0前言组识近年来,高铬白口铸铁(>12%)L1"之所以被广泛用作抗磨材料,是由于铬的加入改善了碳化物的结构和形态,使白口铸铁硬度提高的同时,冲击韧性也随之增大,对此已有不少文献[1—8]进行过分析.然而,在高铬自口铸铁中影响碳化物形成的另一种主要元素碳,也会对其组织和性能产生重要影响但目前对碳的影响的研究尚不够全面,本试验通过在W=I6%的自口铸铁中,加入Wc=2.5%一4.0%的碳,然后对其组织进行观察分析.并测定硬度及冲击韧性.以探讨碳量对高铬铸铁组织和性能的影响规律.1试验条件1.1试样的化学成分殛制备将生铁,废钢,自制增碳钢(废钢与碎石墨电极熔制而成),高碳铬铁,硅铁,钼铁等原材料按不同配料比例加入50kg无芯中频感应电炉中熔炼后,静置除渣,在1450'~C左右浇铸到湿砂型中,自然冷却,经落砂清理后,得到四组尺寸为20x20x110铸态试样,试样化学成份经测定如表1所示.裹l试样的化学成分(质量分数.%11.2试样性能检测与显微组织分析将每组34个试样,在147J摆锤冲击试验机上进行常温冲击试验根据冲击功与试样的横截面积之比计算出冲击韧性(J/era~).再将冲断后的试样断口磨平,测定其洛氏硬度HRC,最后将断口面抛光浸蚀后进行金相观察,并用线分法铡定碳化物的面积率F,表示其在组织中的含量.2试验结果与分析2.1含碳■对碳化物含■与形态的影响图1表示含碳量对高铬白口铸铁组织中碳化物含量的测试结果.可以看出,随碳量增加,碳化物的捌亚民:男,L964年生,工程师收稿日期:1999一ol—l722洛阳工学院999正面积率增大.50由图2可以明显看出碳量不同时碳化物的形态当c=25%40时,碳化物由连续网状的(Fe,Cr)3C和花状的(Fe,cr)c3"组成,30随碳量增加,网状碳化物逐渐消失,花状和杆状碳化物(Fe,Cr)C增多,当c:增加到3.5%时.开始出现初生块状的(Fe,Cr)C碳化物J,当Wc=4.0%时.初晶碳化物呈大块状.对上述变化分析如lid下.根据公式:0c北晶=4.3%一0.31Wsl一033Wp一040W:+0027W"一.?.7一0.5.图I253354w/%对碳化物面积率的影响b】=3.0%(a)1.=3.5%{b)r=4D%图2不同W试样的碳忧物音量与形态100x计算可知,本试验中铸铁的共晶碳量为=3.2%.当<32%时,铸铁为亚共晶成分,共品碳化物只能在发达的初生奥氏伴枝晶间形成而呈网状,又由于碳量少.故组织中的(n,crJC也不多:随着含碳量增至共晶点时,初生奥氏体枝品渐少.晶铁液量渐多,此时共晶碳化物可以在铁液舶各个区域形成,加之碳的比例增大.易形成(,Cr)C碳化物,所以花状和杆状碳化物越米越多.当>32%时.铸铁为过共晶.在铁浪中率先析出块状初生碳化物,且碳量越高,初生碳化物析}1j越多,长得越大.由此可见,在铬量一定的高铅铸铁中.随碳量j加.碳化物形态由嘲状一花状-杆状一块状,欲消除网状碳化物,碳量不可过低.在本试验中从碳化物含量和形态综合考虑,高铬铸铁中以30%～35%比较合适.22含碳量对基体组织的影响在高铬铸铁中,由于铬含量高而使C1ⅡJ线碉显右移,致使在砂冷却条件下奥氏体的共析转变难第4期刘亚民等:古碳量对高铬白rl铸铁组织,硬度及冲击韧性的影响?23以发生而转变为马氏体,故本试验所有试样的基体组织均为马氏体,随着碳量增加,残余奥氏体逐渐增多.同时由于碳强烈地降低马氏体开始转变点,所以碳量愈高,残余奥氏体也愈多.如图3所示.(a)c=25%(b)=40%图3不同的显微组织400×2.3含碳量对硬度的影响图4为不同量对高铬白口铸铁硬度的试验结果.茔从图4可以看出,随碳量增加,硬度上升,当为30%时,达最大值HRC574.这是因为碳化物含量增加和碳化物由硬度较低的(Fe,cr)c(HV100,0～1230)转变成了硬l度较高的(Fe,cr)7C3(HV1300～1800)J.当c>3.0%<时,硬度下降,这是因为尽管碳他物含量增多,但是同时残余奥氏体也越来越多了.由图4可以看出,随碳量增加,冲击韧性上升,这是因为碳化物由斜方晶格的连续网状(Fe,Cr),C变成T密排六方晶格的孤立花状,杆状(Fe,Cr)CJ,并且残余奥F司l±!:Ir/%田4对冲击韧性及硬度的影响氏体也逐渐增多的原因.当c=35%时,冲击韧性选最大值24.0J/em2,当Wc>3.5%时.冲击韧性下降,这是因为组织中出现了大块初生碳化物.3结论在c为16%的高铬白口铸铁中,在高铬自口铸铁中,随着含碳量增加,碳化物含量也增加.碳化物形态由连续的网状逐渐变成孤立的花状,杆状,块状.当c=30%时,硬度高达HRC57.4,当c:35%时,冲击韧性达到最大值24.0J./em.固此,当c在30%～3.5%范围内变化时,其综合机械性能较好.参考文献陆文华等.铸造台金厦其熔炼北京:机械工业出_咂社.I99.郝石坚等高铬耐磨铸铁北京:煤搅工业出版社.1989李隆盛等.铸造台金及其培炼北京:机械工业出越社,1989安正昆等钢铁热处理北京:机械工业出版社.1985周废德等铬系抗磨铸铁西安:西安交大出版社.1987陈垒德等稀土对高锗白口铁韧性的髟响洛阳工学腕,1996,~7t2):】一5陈全德等锟对高铬白口铣组织和硬度的影响洁6只工学院,1996.1(4):～5赵越超等锤式破碎机高铬铸铁锤头的研制铸造.1997,(8)234567824?洛船工学院1999莅InfluenceofCarbonContentontheMicrostructure HardnessandImpactToughnessinHighChromiumWhiteCastIronLIUY aminXIAQing(Dep.ofMater.Eng.,LuoyangInst.ofTechno1.,Luoyang471039,China)Abstract:Theinvestigationsweremadeontheinfluenceofcarbonconlcntonmlcro~tructur~ andpropertiesinhighchromiumwhiteiron.Theexperimentalresultsindicatethat,withtheincreaseincarbonconte ntandtIIecarbidecontent.thecarbidemorphol'esisgraduallychaIlI1gfromnet.worktoflower-like,ro d.1ikeandfinallytoblocktype?Attheaall3.etime,thereispeakvalueofhardhe~andimpacttoug~1hessincarbon COntentrangebeingtested.Keywords:Carbon;Whiteiron;Carbides;Hardness;Impacttongshess。

白口铸铁的分类及高铬白口铸铁的应用

白口铸铁的分类及高铬白口铸铁的应用白口铸铁是应用较早也是比较广泛的一类耐磨材料，中国早在春秋时代就制成了抗磨性良好的白口铸铁，用作一些抗磨零件。

白口铸铁包括普通白口铸铁、低合金白口铸铁、中合金白口铸铁，高合金白口铸铁。

普通白口铸铁是不添加合金元素的普通白口铸铁，工程上被应用于耐磨性要求不高的抗磨铸件。

低合金白口铸铁脆性仍较大，适用于对耐磨性和韧性要求不太高的场合。

中合金白口铸铁以铬为主要合金元素，加入铬量达9%时，这种碳化物呈孤立杆状或板状形态，连续性差，所以韧性好、强度高。

目前用得最广泛的是高合金白口铸铁中含铬量为12％～20％的高铬白口铸铁，具有较高的硬度，良好的耐磨性和韧性，广泛应用于采矿、水泥、电力、筑路机械等方面。

随着高铬白口铸铁的应用日益广泛，各种新型刀具如硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀具等超硬刀具的应用也日趋广泛。

但只有选择正确的刀具，才能更好的解决高铬白口铸铁难加工的问题。

以前和华菱刀具工程师交谈时听说华菱立方氮化硼刀具BN-K1加工高铬白口铸铁效果更明显。

原因是华菱超硬立方氮化硼刀具BN-K1属于非金属粘合剂，是整体聚晶立方氮化硼刀具，其硬度高，具有良好的耐磨性和抗冲击性能，可有效提高加工效率。

华菱超硬是一家集超硬刀具设计，生产，技术服务于一体的中国民族企业，其刀具方案可全方位、高效的完成硬材料加工行业领域的各种零部件的车削、铣削等一系列加工。

目前被广泛应用于高硬度材料，热处理后的高硬度工件，和其他难切削材料的零件领域。

自创立以来，与多家机械零部件商家建立了长期合作伙伴关系。

以下是华菱立方氮化硼刀具BN-K1加工高铬白口铸铁的实际加工案例。

一、高铬白口铸铁的特性高铬白口铸铁是继普通白口铸铁、镍硬铸铁发展起来的第三代白口铸铁。

目前高铬铸铁已经是世所公认的优良的耐磨材料，在采矿、水泥、电力、筑路机械、耐火材料等方面应用十分广泛。

高铬白口铸铁作为耐磨铸件在不做任何热处理的情况下，硬度一般在HRC45以上，抗拉强度为650～850MPa。

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胶轮磨损试验属于低应力磨料磨损试验。表２是美国治金师Ｄｏｇａｎ等人用干式橡胶轮磨损装
置进行试验的结果。试验磨损量以橡胶轮转２０００转、试样的体积损失计算（ｍｍ３）。从表２可看出，２号合金，共晶型的Ｃｒ２６合金（碳当量为４．５％）最抗磨，体积损失为１０．１ｍｍ３。由于共晶合金，共晶奥氏体与共晶Ｍ７Ｃ３型碳化物均匀分布，碳化物间自由程短，对基体起到了很好的保护作用，所以最为抗磨。
９７
３
２０４２０４９０７８０６２０
０．２６８０．７４７０．２４０．５６５
６
２．２１８．４０．４０．３０．５０．００．０
Ａ
铸态
Ｐ：１９
８１
Ｂ
１０００-（４ｈ）
９８
２
Ｂ
１０００.（４ｈ）＋５００/（１２ｈ）
９８
２
７
３．０２０．２０．４０．７０．７１．９１．８
铸态
４
３．６６２６．００．２２０．７９０．９２０．３５６
４０５９２
０．１１４
０．０９１
４
０．０８４
５
３．１１５．３０．４０．４０．６０．９０．８
Ａ
铸态
２２
７８
Ｂ
６５０)（１２ｈ）Ｐ：９７
３
Ｃ
１０００*（４ｈ）
９４
６
Ｄ
１０００+（４ｈ）＋５４０,（１２ｈ）
文献［６］给出了用湿式橡胶轮磨损试验装置进行试验研究的结果。表３是试验用高铬白口铁的化学成分及碳化物体积百分数。图３是磨损试验结果汇总，试样体积损失以橡胶轮旋转５０００转造成试样的体积损失（ｍｍ３）计。
图３中磨损体积损失最小的是炉次为６３、１９Ａ与１９Ｂ，三者的碳当量分别为４．０６％、４．０３％和４．０６％，属于接近共晶点（４．３％）的亚共晶铸铁。而２０Ａ的碳当量为４．８７％，属过共晶，且偏离共晶点含Ｃ量稍远，按前面干式橡胶轮磨损试验的结果（Ｄｏｇａｎ冶金师等人作出的），体积损失曲线的最低点应在共晶点处，即比６３、１９Ａ、１９Ｂ还要低一点，但也不会低得太多。
Ａ
铸态
６４
３６
Ｂ
１０００5（４ｈ）８４
１６
Ｃ
１０００6（４ｈ）＋５５０7（１２ｈ）９２
８
６４０
３５
７６０
６２０
注：表中!是试样冲击断裂功，试样尺寸５ｃｍ!５ｃｍ!２０ｃｍ，有缺口；ｎ．ａ表示未测定。
０．２７１０．１３７０．６１４
铸造
子澍：高铬白口铸铁中碳当量对抗磨性能的影响
· ７４３·
根据文献［１］，含Ｃｒ１５％的高铬白口铸铁的共晶组织中! 共晶占７４％左右，Ｍ７Ｃ３碳化物占２５％!２６％。所以，即使选择共晶成分，其共晶碳化物仅占１／４，这时共晶组织中奥氏体呈连续相，而Ｍ７Ｃ３呈板条状、杆状等孤立状态，韧性较普通白口铸铁为好。下文介绍高应力磨科磨损及低应力磨料磨损条件下，Ｃ、Ｃｒ含量变化对其抗磨性能的影响。
铸铁中含Ｃｒ后会使共晶点左移，其共晶点含 "
图１Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相图（部分）Ｆｉｇ．１Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ（ｐａｒｔｓ）
量 ! 共晶可用!共晶＝４．３!０．０５（Ｃｒ％）!０．３３（Ｓｉ％）计算，其碳当量!当量＝％Ｃ＋０．０５（Ｃｒ％）＋０．３３（Ｓｉ％），当!当量＝４．３％时，为共晶成分。
表 ! 高铬白口铸铁化学成分、组织及磨损数据一览表 "#$%& ! ’ ()*&+,%& -. )-/0-(121-34 /1)5-(25,)2,5& #3+ 6&#5 5#2& -. *17*895 6*12& )#(2 15-3
马氏残余奥碳化物合金序号ＣＣｒＮｉＳｉＭｎＭｏＣｕ体量（％）氏体量（％）体积（％）ＨＢ
这方面的研究［２］。圆桶直径０．５１ｍ，长０．６１ｍ，上覆以石榴石砂布（ＨＶ＝１３６０），石榴石粒度为１５０目（１５０!ｍ）。当低速旋转时，使表面砂布产生２．７ｍ／ｍｉｎ的速度。试验用圆销直径为０．６３５ｃｍ，长２．５ｃｍ。圆销试样固定在卡盘上，卡盘上施加６６．７Ｎ的砝码，产生压强为１３４Ｎ／ｃｍ２。圆销每分钟旋转１７转，并能沿圆桶长度方向移动，磨损率按圆销在石榴石砂布上摩擦行程１ｍ造成的磨损体积（ｍｍ３／ｍ）计。该研究成果汇总于表１。
对比图３ａ与图３ｂ，可以看出，在低应力磨料磨损条件下，同样是共晶型高铬白口铸铁，马氏体基体要比奥氏体更抗磨。
总之，文献［６］与文献［２］、文献［４］研究结果是一致的。在低应力磨料磨损条件下，应选取共晶或稍过共晶成分（碳当量在４．３％ ! ４．５％）高铬铸铁，这样能保证有足够的碳化物体积百分数，又使共晶团细小，基体会得到碳化物的良好保护，通过热处理，空气中淬火，使金属基体以马氏体为主，提高铸铁的硬３度，保证在低应力磨料磨损的条件下具有最高的抗磨性能。
ｈｉｇｈ－Ｃｒｗｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎ；ｃａｒｂｏｎｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ；ａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
长期应用普通白口铸铁，人们会得到经验，即白口铸铁属脆性材料；为安全起见，选择含碳量都使白口铸铁成为亚共晶成分，以期降低它的脆性。当应用高铬白口铸铁时，也是多选用亚共晶铸铁成分，以期安全。然而事实表明，这样会大大降低材料的抗磨性能。关于高铬白口铸铁应该如何恰当地选择化学成分，作者拟围绕该问题进行分析和讨论。
２５％左右，与富铬的二次碳化物位于金属基体奥氏体或其转变产物中，而后者的Ｍ３Ｃ碳化物能占到４８％，可看作渗硫体基体或海锦状渗碳体，里面镶嵌奥氏体转变产物，所以共晶型高铬白口铸铁的韧性比普通共晶型白口铸铁好，共晶组织中碳化物的短小空间对共晶奥氏体基体起到良好的保护作用，在高应力磨料磨损条件下，过共晶高铬白口铸铁中的大块状初生Ｍ７Ｃ３碳化物能很好地抵抗磨粒对抗磨件施加的法向压力和切向剪切力，不易断裂，故而抗磨性能较好。
表 ! 干式橡胶轮磨损试验时合金样试验结果 "#$%& ! ’()*+#,-. (/$$&(*01&&% 0&#( 2&+2 (&+/%2+ 34( 3&((4/+ #%%4)+ #,- 54674+82&+
Ｔｈｅｅｕｔｅｃｔｉｃｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈｉｇｈ－Ｃｒｗｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎｄｉｆｆｅｒｓｆｒｏｍｏｒｄｉｎａｒｙｗｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎｗｉｔｈｏｕｔａｌｌｏｙｓ，ｔｈｅｆｏｒｍｅｒｃｏｎｔａｉｎｓ２５％Ｍ７Ｃ３ｃａｒｂｉｄｅｓ，ｔｈｅｌａｔｅｒｈａｓ４８％Ｍ３Ｃｃａｒｂｉｄｅｓ．Ｓｏｔｈｅｅｕｔｅｃｔｉｃｈｉｇｈ－Ｃｒｗｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎｉｓｔｏｕｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｒｄｉｎａｒｙｅｕｔｅｃｔｉｃｗｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒ－ｃａｒｂｉｄｅｓｐａｃｉｎｇｔｏｐｒｏｔｅｃｔａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｍａｔｒｉｘｗｅｌｌ．Ｉｎａｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｓｓａｂｒａｓｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅｌａｒｇｅｐｒｏ－ｅｕｔｅｃｔｉｃｃａｒｂｉｄｅｓｉｎｔｈｅｈｙｐｅｒｅｕｔｅｃｔｉｃｈｉｇｈ－Ｃｒｗｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎａｒｅｍｏｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｔｏｆｒａｃｔｕｒｅｕｎｄｅｒｔｈｅｔａｎｇｅｎｔｉａｌａｎｄｔｅｎｄｉｎｇｆｏｒｃｅｅｘｅｒｔｅｄｂｙｔｈｅａｂｒａｓｉｖｅｐａｒｔｉｃｌｅ．
Ａ
铸态
４２
５８
Ｂ
液Ｎ２＋２５０0（４ｈ）
ｎ．ａ
Ｃ
１０００1（４ｈ）＋液Ｎ２＋２５０2（４ｈ）
ｎ．ａ
Ｄ
１０００3（４ｈ）＋５５０4（４ｈ）
ｎ．ａ
４１０
１４
７４０
６６０
４８０
５７０２８
７７０
７００
０．２６６０．３０．４７４
５
０．１２２０．１６８０．１５５０．１７２
８
３．２２８．８０．３０．２０．５０．５０．１
磨损率／ !／Ｊ（ｍｍ·３ｍ－１）
参考文献
１
３．１２４．５０．２９０．５１．００．００．１
－
Ａ
铸态２９．３
７１．７
６００２２８０．１４９
Ｔ
５８!（２ｈ）２４．１
７５．９
６００２３４０．１９９
Ｄ
１０００"（４ｈ）６６．５
３３．５
３２
７８０１６００．１０３
３
ＤＴ
１０００#（４ｈ）＋４８２$（８ｈ）９５．２
图２销－桶磨损试验装置［２］Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｅｓｔａｐｐａｒａｔｕｓｗｉｔｈｐｉｎａｎｄｔｕｂｅ
从表１中可以看到最抗磨的是４号合金。过共晶的Ｃｒ２６（碳当量为５．１９７％），磨损率为０．０８４ｍｍ３／ｍ，３号合金，共晶的Ｃｒ２６（碳当量为４．５％）磨损率为０．０９１ｍｍ３／ｍ，而亚共晶成分的５号、６号合金，由于碳化物体积百分数太低（分别为２０％和１４％）故十分不抗磨。