对高铬铸铁的一些认识
对高铬铸铁的一些认识
高铬铸铁是最重要的耐磨材料之一，适用于各种高应力磨料磨损的工况条件，广泛应用于机械、冶金、采矿及矿产品加工等行业。近年来，各工业国家都很重视对高铬铸铁的研究工作，以期充分利用其优异的耐磨性能。
含铬量在12%以上的高铬铸铁，开发于20世纪初期，1917年获得了美国专利。当时，由于对高铬铸铁的特点了解不多，其潜能未能充分发挥，因而未被广泛采用。
20世纪中期，美国国际镍公司研究开发了镍硬系列共4种耐磨铸铁（Ni Hard 1～4），其中，镍硬4（Ni Hard 4）于1951年获得了美国专利，逐渐成为大家所熟知的耐磨材料，广泛应用于矿产品加工行业。镍硬4的耐磨性能很好，且有适当的抗冲击能力，但是，仍然因其抗冲击能力欠佳而限制了其在高应力磨料磨损条件下的应用。
20世纪60年代，美国Abex 公司，为改善高铬铸铁的性能，进行了大量的研究工作，系统研究了Ni、Mo、Mn、Si、Cr和C等元素在高铬铸铁中的作用。随后，美国Climax Molybdenum 公司又对Mo和Cu在高铬铸铁中的作用进行了系统的研究。80年代，美国内政部矿业局的研究中心又对高铬铸铁的热处理进行了研究。
美国材料试验学会制定的标准ASTM A532《抗磨铸铁》中基本体现了上述研究工作的成果。
我国标准GB/T 8263－1999 《抗磨白口铸铁件》中，等效采用了ASTM A532－93a 标准中所列的8个牌号中的7个，其中，属于高铬铸铁的4个牌号全都采纳了。
高铬铸铁耐磨件，在我国应用很广，随着矿业和冶金行业的迅速发展，对高铬铸铁件的需求增长很快，目前，年产量已超过50万吨，不仅供国内各行业使用，也有相当数量的铸件出口。
尽管高铬铸铁的应用已有80多年的历史，而且对其进行过很多研究工作，但是，到目前为止，我们对高铬铸铁的了解仍然不够全面，还有待在生产实践中进一步深化认识，如：（1）为了适应不同的工况条件，高铬铸铁已有多种牌号，但总体而言，化学成分的变化范围还太宽。例如：当前的牌号中，铬含量在8%～30%之间，需要优选而不宜随意确定；碳含量一般在2.0%～3.9%之间，Climax Molybdenum公司的超高碳牌号甚至可达4.3%，范围也不可谓不小。
此外，合金元素钼、镍、锰和铜的合理用量及其间的互补关系，也有待更深入的探讨。
总之，在优化成分配比方面还大有可为。
（2）化学成分的变化范围很大，而热处理工艺却相对地比较简单，只有软化退火、硬化处理、回火等几种方式，加热温度的控制范围差别也不大。
应该提到的是：目前，我国生产高铬铸铁件的厂家很多，但其中有不少企业只是简单地按规定的化学成分生产，而对这种材料的特性知之甚少，不能够根据企业的具体条件和铸件的特点不断优化生产工艺，这样，当然难以制造出高质量的产品，更不用说自行研究开发新产品了。因此，有必要将高铬铸铁的一些特性和工艺要点向有关企业作简要的介绍。
一、作为抗磨材料的高铬铸铁
磨料磨损（Abrasive Wear）是机件磨损方式的一种，通常是指处理砂土、矿石、岩石、等物料时，由这类物料造成机件的磨损。这类物料与机件表面相互作用的方式很多，有冲击、滚动、滑动和冲刷等。
关于磨料磨损的分类，当前世界各国广泛认同的是H. S. Avery 提出的分类方法，将磨料磨损分为三类。
（1）凿削性碰撞磨损
这是指较大块磨料与机件表面相互撞击而造成机件的磨损，是最严重的磨料磨损，如破碎机颚板
破碎岩石，挖掘机挖取堆积的石块等。由于有强冲击作用，要求耐磨机件有相当高的韧性，以避免机件破裂。在此种工况条件下，一般都采用高锰钢铸件或表面淬硬的低合金钢铸件。
（2）研碎性高应力磨损
用两个工作表面破碎粒状材料时，由于颗粒与工件之间作用的应力很高，足以使颗粒破碎，所以称之为高应力磨损。
（3）擦伤性低应力磨损
磨料颗粒以相当高的速度流经工件的工作表面，使工作表面磨损，由于两者之间的应力不足以使颗粒破碎，所以称之为低应力磨损，如溜槽、泵和抛丸机叶片的工况条件都是。
用于（2）、（3）两种工况条件的耐磨件，目前的首选材料都是高铬铸铁。在作业时应力不太高、冲击作用甚小的情况下，低合金白口铸铁和美国国际镍公司开发的镍硬4号铸铁（含Cr 8～9%；Ni 5.0～6.5%; C 2.6～3.2%）也都是常用的材质。
就现今的高铬铸铁而言，如果按照铸件的特点适当地控制化学成分，并予铸件以正确的热处理，则铸件的耐磨性和韧性都优于镍硬4铸铁制品。所以，用于高应力磨料磨损和冲击作用不太强的碰撞磨损条件的耐磨件，大都采用高铬铸铁而很少采用镍硬4，如碎矿辊、锤式破碎机锤头、球磨机衬板等。此外，由于高铬铸铁具有相当好的耐蚀性能，一些同时经受磨料磨损和腐蚀作用的耐磨件，如湿磨机部件、渣浆泵叶轮和内衬等，尤宜用高铬铸铁制造。
二、高铬铸铁的化学成分
高铬铸铁是多元合金，其中铬和碳是是基本成分，钼、镍、锰和铜是常用的合金元素。
1、铬
高铬铸铁中，铬是强碳化物形成元素，其含量对碳化物形态的影响至关重要：
铬含量在8%以下时，碳化物为M3C型（此处M代表Fe、Cr及其他合金元素，以下同此），不仅硬度较低（维氏硬度1000左右），而且呈连续网状分布，铸铁易于脆断；
随着铬含量的提高，铸铁中的碳化物逐渐向M7C3型转变。
超过12%以后，碳化物主要为M7C3型。此种碳化物呈杆状或片状，连续性较差，而且硬度较高（维氏硬度1600左右），铸铁的耐磨性和韧性都有颇大的改善。
铬含量在8%～10%之间，则碳化物既有M3C型，也有M7C3型。由于有M7C3型碳化物，干扰了M3C型碳化物的连续性，铸铁的韧性仍然明显高于低铬铸铁；
高铬、低碳的情况下，还会出现硬度较低的M23C6型碳化物。如铬含量在12%以上，但并不太高，而碳含量低，Cr/C比在8以上，也可能出现M23C6型碳化物。
热处理时，奥氏体中析出二次碳化物的过程中，由于来不及充分扩散，局部碳含量低，一般就会析出M23C6型碳化物。
如果铸件在腐蚀磨耗的工况条件下使用，要求铸铁既耐磨又耐腐蚀，则铸铁的含铬量应按下式计算：
Cr(%) ≥10×C% + 12.5%
上式的出发点是：高铬铸铁中，碳化物的电极电位高于基体组织，提高耐腐蚀性的关键在于提高基体的耐腐蚀性，为此，应保证基体中的含铬量在12.5%以上；此外，高铬铸铁中碳化物的铬含量大致是含碳量的10倍。
含铬量在35%以上的铸铁，耐蚀性、耐热性都很好，但其中的碳化物为M23C6型，基体组织以铁素体为主，不能给碳化物以坚强的支撑，只宜用于低应力磨损的工况条件。
高铬铸铁中的铬也可以使马氏体转变开始温度M S提高，这主要是因为铬是强碳化物形成元素，大量的铬与碳结合，使奥氏体中溶解的碳浓度降低，而降低碳浓度对提高M S的作用比其他合金元素的作用大得多。
2、碳
高铬铸铁中的碳含量，是影响铸铁中碳化物的数量的主要因素。一般说来，碳含量提高，碳化物增多，铸铁的耐磨性较好，但脆性增强。
Fe－Cr－C三元合金中的共晶碳含量，是一项重要的数据，对于判断高铬铸铁的显微组织、调整铸铁的成分、控制铸件的质量，都是重要的依据。既然是三元合金，共晶碳含量（C E）当然与铬含量有关，大致可按下式计算，也可参考表1作粗略的估计。
共晶碳含量C E = 4.4 －0.054（%Cr）
亚共晶高铬铸铁凝固过程中，先析出奥氏体枝晶，然后发生共晶转变，形成奥氏体－碳化物共晶体。碳含量低于共晶碳含量愈多，奥氏体枝晶的量也就愈多。
接近共晶成分的高铬铸铁，基本上不析出奥氏体枝晶，全部转变为共晶体。
过共晶高铬铸铁凝固时，先析出初生碳化物，然后发生共晶转变，初生碳化物的晶粒粗大，而且很脆，不能体现高铬铸铁的优点。因此，过共晶高铬铸铁实际上很少采用，只在特殊条件下用于擦伤性低应力磨损的工况条件。
通常，用于制造耐磨件的，主要是亚共晶高铬铸铁。在亚共晶范围内，提高碳含量，不仅共晶碳化物增多，而且，如果能通过热处理使奥氏体组织中析出二次碳化物，则不仅增加了碳化物，而且，由于析出二次碳化物后，碳化物周围的奥氏体中碳含量进一步降低，马氏体转变开始温度M s提高，还可以增加基体组织中的马氏体。因此，提高碳含量使硬度提高的作用是多方面的，其制约因素则是脆性增高。
3、其他合金元素
虽然高铬铸铁的铬含量很高，但主要存在于共晶碳化物和次生碳化物内，只有总量的一小部分溶于基体中、起强化基体的作用，铸铁的“硬化能力”并不好。从提高铸铁的“硬化能力”（即易于得到马氏体）考虑，只依靠增铬是不够的。例如：含碳2.7%，含铬15～20%的高铬铸铁，铸态的基体组织主要是珠光体；将含铬量提高到27%，铸态的基体组织则以铁素体为主，对于支撑硬质碳化物、作用是不够的，铸铁的耐磨性不能令人满意。
因此，为提高铸件的硬化能力，往往要加入其他合金元素，常用的有钼、镍、锰、铜等。
再就是，还有熔炼过程不得不加入的合金元素，例如硅。
加入高铬铸铁中的合金元素，往往有双重作用：可以抑制珠光体形成的元素，应用不当时，也可能促进珠光体的形成；可以促进析出二次碳化物的元素，也可能抑制其析出；可以促进马氏体形成的元素，也可能起相反的作用。
生产厚壁铸件，一般都需要加入钼、镍、铜、锰等合金元素，以改善其硬化能力。这种情况下，应根据铸件的壁厚及其冷却条件，确定适当的合金用量。如加入合金量太多，就可能会导致保留奥氏体增多，硬化处理困难，反而对耐磨性有负面影响。
因此，要使合金元素充分发挥作用，需要通过试验、分析、研究，找到适合自己具体条件方案，不可以简单地采用他人的数据，也不宜随意确定。
（1）钼
钼是高铬铸铁中的重要合金元素。钼是强碳化物形成元素，主要存在于M7C3中，含钼的碳化物凝固过程自液相中析出时，还可能形成高硬度的M2C型、M6C型碳化物，但为量不很多。能形成高硬度的碳化物，是加入钼可以提高高铬铸铁硬度、改善耐磨性的主要原因。
同时，钼在高铬铸铁中形成稳定的碳化物，可以使奥氏体中的含碳量降低，从而使马氏体转变开始温度Ms提高，可增强铸铁的硬化能力，抑制珠光体的形成。
钼也可以少量固溶于奥氏体中，但其对增强基体的作用不太大。
（2）镍
镍在碳化物中的溶解度很小，基本上全部溶于奥氏体，有强化基体的作用，因而能提高高铬铸铁的硬化能力。但镍是扩大奥氏体区的元素，稳定奥氏体的能力很强，所以，加入镍会使铸铁中保留的奥氏体量增多，导致耐磨性降低。有研究结果表明：含镍 5.5%的高铬铸铁中，保留的奥氏体很多，而且难以通过热处理使之转变。
铸铁中镍和锰的含量较高时，A C3温度降低，进行硬化处理时宜适当降低处理时的加热温度，以避免处理后保留的奥氏体量过多。但是，这样做的负面作用是得到的马氏体的碳含量较低，因而铸铁的硬度和耐磨性较低。
（3）锰
锰大部分溶于奥氏体，也有一部分进入碳化物，有增强高铬铸铁硬化能力的作用。但是，锰也和镍一样，稳定奥氏体的作用很强，会导致保留的奥氏体量增多。
（4）铜
铜在碳化物中的溶解度也很小，可溶于奥氏体，但溶解度不高（约2%）。在高铬铸铁中，铜可以提高硬化能力，与钼配合使用效果更好。铜也会使铸铁中保留的奥氏体量增多。
（5）硅
高铬铸铁中的硅，主要是为在熔炼过程中脱氧而加入的，硅不溶于碳化物，主要存在与基体中。1%以下的含硅量就可促进奥氏体转变，使保留的奥氏体量减少。但是，硅促进珠光体析出的作用强，不利于铸铁的耐磨性。因此，应严格控制硅含量。
三、高铬铸铁的显微组织
高铬铸铁的性能与其显微组织密切相关。碳化物的种类、形态和数量当然影响铸铁的耐磨性和韧性；基体组织在磨料磨损条件下能否牢固地支撑硬质碳化物，使其不致在应力和冲击作用下剥落也是至关重要的。
为了更好地了解高铬铸铁的显微组织，需要对其相变的基本规律有所了解。考虑到常用高铬铸铁中的铬含量大致都在15%～20%之间，图1中列出了Fe－C－Cr三元相图中Cr =17%的截面的一角，供参考。
图1 Fe－C－Cr三元相图（Cr17%的截面）
α－铁素体；γ－奥氏体；L－液体
高铬铸铁一般都选取亚共晶成分，凝固时，先析出初生奥氏体枝晶，冷却到共晶温度后，发生共晶转变，形成由共晶奥氏体和共晶碳化物组成的共晶体。
奥氏体在高温下是稳定的。如果在平衡条件下冷却到共析转变温度（800℃左右），奥氏体就会转变为铁素体和碳化物，也就是说铸铁的显微组织中会有珠光体或贝氏体。
铸件在铸型中冷却，其冷却速率当然比平衡条件下高得多，而且又因铸件壁厚不同而各异。
高铬铸铁铸件在铸型中冷却时，由于铸铁的化学成分不同、冷却速率不同，其中的初生奥氏体枝晶和共晶奥氏体可能一直保留到室温，也可能有一部分转变为马氏体或铁素体和细小碳化物（珠光体或贝氏体，还可能有铁素体和M23C6型碳化物的混合体）。铸件壁薄（冷却速率高）、铸铁中的Cr/C 比高，铸铁中加有镍、锰、钼等合金元素，都可能是促使奥氏体保留下来的因素。
1、基体组织
这里所说的基体组织，是指初生奥氏体枝晶、共晶奥氏体以及这两种奥氏体在冷却过程中发生转变所产生的组织。
亚共晶高铬铸铁中的基体组织，是决定其耐磨性和力学性能的重要因素。
（1）奥氏体
高铬铸铁中的合金元素含量很高，碳含量也不低，这些因素可以使其马氏体开始转变温度M S降低到0℃以下，奥氏体的稳定性很高。无论是铸态的、或经热处理的高铬铸铁，基体组织中，一般都含有大量的奥氏体。一般情况下，经最终处理的铸件，组织中的奥氏体含量（体积分数）大都在30%左右。冷却速率高的薄壁铸件中，可能在70%以上。在保留奥氏体含量高的情况下，即使经－196℃的冷处理，也难以使之降低到10%以下。我们在这里称之为“保留奥氏体”，是为了区别于淬火钢中为量不多的“残留奥氏体”。
无论是铸态的或经热处理的，高铬铸铁的基体组织中都保留有相当多的奥氏体，既有初生奥氏体枝晶，也有共晶奥氏体。这种“保留奥氏体”的含量以多少为好呢？很多研究结果都表明，对通常应用的各牌号高铬铸铁件而言，经硬化处理后，与最高硬度值对应的保留奥氏体(Vγ)含量大致在20%左右。
Vγ含量在20%以下时，铸铁组织中珠光体一般都较多，随着Vγ含量的增多，珠光体减少，而由奥氏体转变的马氏体增多，硬度因而随之提高。
Vγ含量为20%左右时，Vγ含量和马氏体含量处于最佳的平衡状态，硬度值最高。
Vγ含量超过20%以后，随着Vγ含量的增加，马氏体量相对地不断减少，硬度也就持续下降。
铸件中的保留奥氏体含量，是影响铸件使用性能的重要因素之一。高铬铸铁中的奥氏体含量难以在光学显微镜下测定，目前可用计算机修正的X—射线绕射分析仪测定，考虑到一般生产企业不能进行此项测定，所以我们暂不涉及有关定量控制的问题。
基体组织以奥氏体为主的高铬铸铁，韧性较好，而且铸件作业过程中受到冲击的表面上，奥氏体会发生加工硬化，硬度提高，可改善作业表面的耐磨性。高铬铸铁件作业表面的奥氏体，在外力作用下加工硬化，硬度可达HV 900～950。但是，这样的加工硬化层很浅，表面以下的奥氏体又很软，不能给共晶碳化物以充分的支撑，因而其耐磨性低于基体中马氏体含量较多的高铬铸铁。
高铬铸铁的奥氏体中，碳、铬含量较高，而且一般还含有锰、镍和钼等合金元素，因而其稳定性相当高。为了使高铬铸铁中的组织中有较多的马氏体，就得采用措施降低这种奥氏体的稳定性，使之易于发生组织转变。
亚共晶高铬铸铁中，初生奥氏体枝晶量多，而且比较粗大。各种合金元素在奥氏体枝晶中的分布是不均匀的，这里，以含碳2%、硅0.48%、锰3.73%、铬17.6%、钼3%的高铬铸铁为例，用图2说明初生奥氏体枝晶中碳、铬和硅分布大致的情况。
图2 碳、铬、硅在初生奥氏体枝晶中的分布情况
奥氏体枝晶的心部，是最先从液相中结晶形成的，碳、铬含量都较低。此后在枝晶长大的过程中，碳、铬含量逐步增高。发生共晶转变、析出共晶碳化物时，枝晶中的碳、铬急剧向共晶碳化物扩散，结果，其与碳化物相邻的部位，碳、铬含量很低。也正是因为界面处奥氏体中的碳、铬含量很低，马氏体转变开始温度M S温度提高，此后的冷却过程中才易于转变为马氏体。
硅不溶于碳化物，只存在于基体中，析出碳化物时硅被排出，所以，邻近碳化物处的奥氏体中硅的浓度特高。
这样的奥氏体枝晶，在此后冷却过程中的组织转变，与冷却条件有关。在铸件薄、冷却速率高的情况下，奥氏体将基本上保留下来，最多也只是邻近共晶碳化物的部位，因碳、铬含量低而转变为马氏体或珠光体。如果铸件厚、冷却速率低，或予以“不稳定化处理”，局部奥氏体中也可能析出二次碳化物。
邻近共晶碳化物的共晶奥化体都很细小，而且由于共晶转变过程中碳和铬向共晶碳化物扩散，其中碳和铬的含量比枝晶边缘还低得多。这样的奥化体稳定性更低，马氏体转变开始温度M S更高，在以后的冷却过程中更易于转变为细小的珠光体或马氏体。
高铬铸铁中的碳含量越高，初生奥氏体枝晶就越少，共晶奥氏体越多，铸铁组织中的保留奥氏体含量也就较少。
（2）马氏体
通过控制成分和予以适当的热处理，可以使高铬铸铁的基体组织中含有较多的马氏体。含马氏体较多的高铬铸铁，硬度高、耐磨性好，强度高、对碳化物的支撑较强，但韧性低于基体组织主要为奥氏体的铸铁。
（3）珠光体和贝氏体。
无论是基体中以奥氏体为主、或含有较多马氏体的高铬铸铁，都应力求减少基体组织中的珠光体或贝氏体，其中还包括由铁素体和M23C6型碳化物形成的混合组织。因为这种基体组织会使铸铁的耐磨性和力学性能降低。
当然，如果铸件需要切削加工，则应在加工前予以退火处理，使其基体中的马氏体转变为珠光体，硬度降低到HB400左右。加工后再予以硬化处理。
2、碳化物
亚共晶高铬铸铁凝固过程中，先析出初生奥氏体枝晶，然后发生共晶转变，形成共晶团。共晶团中，共晶碳化物呈簇状分布，铸态组织中的共晶团如图3所示。中间是细粒状碳化物，其后是粒状和
细条状向周边延伸的碳化物，共晶团的边缘则是较粗的细粒状碳化物。碳化物之间的是共晶奥氏体，共晶团外是奥氏体枝晶。
图3 铸态亚共晶高铬铸铁中的碳化物
a－铬含量9.9%，碳含量3.12%；
b－铬含量16.5%，碳含量3.01%
接近共晶成分的高铬铸铁，基本上不含有奥氏体枝晶和初生碳化物，只有共晶组织。共晶团中的碳化物见图4。
图4 铸态共晶高铬铸铁中的碳化物
a－铬含量9.7%，碳含量3.88%；
b－铬含量16.0%，碳含量3.45%
过共晶高铬铸铁凝固过程中，先析出粗大的初生碳化物，然后发生共晶转变，形成共晶团。铸态的显微组织的碳化物见图5。
图5 铸态过共晶高铬铸铁中的碳化物（×200）
a－铬含量15.5%，碳含量3.99%；
b－铬含量18.2%，碳含量3.69%
M7C3型碳化物的晶粒为六边形杆状为片状结构。用电子显微镜进行的研究表明，M7C3型碳化物往往具有结晶层错的结构缺陷，其影响有待进一步的研究。
初生碳化物形成以后，不会因热处理而改变。共晶碳化物，在此后的热处理过程中，不会完全溶解，但在经长时间的保温，外形可能有所改变。
高铬铸铁在缓慢冷却过程中，或在“不稳定化处理”的条件下，可以自奥氏体中析出细小的二次碳化物。高铬铸铁的共晶奥氏体中析出二次碳化物时，由于其碳含量比奥氏体枝晶的边缘还要低，而且碳的扩散不够快，局部Cr/C比高，主要都是低硬度的M23C6型。二次碳化物不析出在共晶碳化物附近，而以单个颗粒的形式形成于共晶奥氏体中，奥氏体枝晶的边缘也可能析出二次碳化物。
M23C6型碳化物在热处理过程中还可能再转变为M7C3型。
含铬量一定时，高铬铸铁中的碳含量是控制其耐磨性和韧性的关键因素。提高含碳量则组织中共晶碳化物增多，耐磨性好而韧性差，反之亦是。
Climax Molybdenum公司的F. Maratray提出，高铬铸铁中碳化物M7C3含量的体积分数可按下式计算：
CV(%) = 12.33(%C) + 0.55(%Cr) －15.2
式中：CV —碳化物含量的体积分数（%）；
%C —碳含量（质量分数，%）；
%Cr —铬含量（质量分数，%）。
有人采用电解萃取实验方法对上式进行过验证，确认其是适用的。
3、显微组织举例
生产高铬铸铁件，分析显微组织是控制产品质量的重要环节。以下，就常用的亚共晶高铬铸铁，列出铸态和硬化态的显微组织各一种，供参考。
（1）铸态组织
试验用高铬铸铁的主要成分：碳3.25%；铬18.2%；钼0.58%。砂型铸造的试样，铸态下的显微
组织见图6，试样用10%的亚硫酸铵水溶液浸蚀。
图6 铸态高铬铸铁的显微组织
(低倍率)
由图6可见，亚共晶高铬铸铁中，初生奥氏枝晶很发达，量很大。枝晶之间暗色部分是共晶体，其中，除共晶碳化物外，还有共晶奥氏体和共晶奥氏体转变的产物（马氏体或珠光体之类）。上述试样在高放大倍率下的情形见图7。
图7 铸态高铬铸铁的显微组织
(高倍率)
共晶碳化物周边的奥氏体，碳含量低，M S温度提高，基本上全部变为马氏体或贝氏体。初生奥氏体枝晶边缘，也可能产生少量珠光体。
（2）硬化处理后的组织
含碳2%，铬28%，镍2%的高铬铸铁，经硬化处理的显微组织见图8。图中，a是铸铁的显微组织；b是对组织的说明。
图8 低碳、高铬铸铁的显微组织及其说明
a－显微组织； b－对显微组织的说明
在高放大倍率下，共晶碳化物周边、二次碳化物周边（碳、铬瘠化区），可见到珠光体或马氏体。
四、高铬铸铁件的热处理
高铬铸铁的耐磨性和力学性能，都与其显微组织有密切的关系。由于其中含有大量昂贵的元素，应该通过热处理使之充分发挥作用。热处理是铸件生产工艺中的重要环节。
也有的铸件可不经热处理，直接以铸态使用，但这种情况不多。
高铬铸铁是脆性材料，很容易因温度骤变而致使铸件产生裂纹。无论进行何种热处理，尤其是结构复杂的铸件，热处理时应注意以下两点。
●尽可能地采用冷炉装料方式；
●加热时升温速率不宜高于50℃/小时。
高铬铸铁件的热处理工艺，目前大致有以下几种：
1、硬化处理和回火
高铬铸铁是重要的抗磨材料，为了提高铸件的耐磨性，应力求增加组织中的碳化物，并使基体组织以马氏体、奥氏体为主，尽量减少铁素体、珠光体、贝氏体的含量。
对于铸态组织中保留的奥氏体很多、硬度达不到要求的铸件，需予以硬化处理。高铬铸铁的硬化处理与一般钢、铁件的淬火大不一样，有其自己的特点。
高铬铸铁件的硬化处理包括不稳定化处理和硬化两个步骤，硬化后还应进行回火。
1）不稳定化处理
将铸件加热到950-1050℃之间的最佳温度，在此温度下保温，使奥氏体的稳定性降低，析出二次碳化物，碳化物周围的奥氏体中的碳、铬含量随之降低，马氏体转变开始温度Ms提高，在此后的冷却过程中易于转变为马氏体。
保温温度的选定是很重要的，应根据生产中铸铁的成分，通过试验求得。如保温温度过高，则奥氏体中碳和合金元素的含量提高， Ms温度降低，冷却后保留的奥氏体量增多，铸件的硬度下降；如保温温度太低，则硬化时产生的马氏体中碳含量低，也会使铸件的硬度降低。
在950～1050℃下保持的时间，一般按铸件壁厚每25mm保温1小时考虑，但不宜少于3小时，以期使奥氏体中充分析出二次碳化物。
2）硬化
由于高铬铸铁中合金元素的含量高、硬化性能好，一般情况下，经不稳定化保温后，在空冷条件下就可使奥氏体转变为马氏体。壁较厚的铸件，可采取吹风或喷雾等方法加速冷却，但应注意使铸件各部位的冷却均匀。形状简单的铸件，也可采用油淬的冷却方式。
含C 2.35%、Cr 18.23%、Mo 0.58%的高铬铸铁，经970℃硬化处理后的显微组织如图9所示。
图9 高铬铸铁经硬化处理后的显微组织
（放大倍率同图6）
图9中的‘马氏体团’基本上是共晶奥氏体转变的产物。其中析出大量细小的二次碳化物后，奥氏体的M S温度提高，冷却时易于转变为马氏体。除此以外，也可见到少量的珠光体。
图10是上述试样在扫描电镜下见到的‘马氏体团’，其中大量细小的粒状二次碳化物清晰可见。
而且，X射线微区分析的结果表明，二次碳化物基本上都是M23C6型碳化物。
图10 高铬铸铁经硬化处理后的扫描电镜图象
a－高倍率； b－倍率更高
3）回火
回火处理时，控制回火温度和回火保温时间也是十分重要的。通常，回火温度在400～500℃之
间。回火温度高于500℃，就会导致铸件的硬度明显降低。
回火对铸件硬度的影响是两方面的：一方面，回火时仍有部分奥氏体转变为马氏体，其结果是保
留奥氏体减少，马氏体增多，这是使硬度提高的因素；另一方面，硬化时形成的马氏体，经回火后，
成为回火马氏体，这是使硬度降低的因素。二者作用的最终结果，决定于铸铁的成分和此前的实际组
织特点。
因此，最好是结合铸造厂的具体条件，通过试验，优化回火温度的选取。
2、铸态铸件的回火处理
有的高铬铸铁件，不需要进行硬化处理，直接以铸态投入使用，这包括两种情况：一是铸铁的碳
含量较高，又加有其他合金元素，硬化能力很强，铸态组织中的基体是以马氏体、奥氏体为主，可必
再进行硬化处理；二是虽然铸态组织的基体以奥氏体为主，但使用铸件的工况条件要求铸铁有较好的
韧性，不要求很高的硬度。
但是，这两类以铸态提供的铸件，都应予以回火处理，其目的是：
清除内应力；
组织中以马氏体为主的铸件，可以进一步减少马氏体转变时残留的奥氏体。
回火温度也以400～500℃为宜。铸造厂可通过试验找到一最适合其产品材质的温度。只要不超过500℃,就不会发生珠光体转变。
回火时保温时间以不超过4小时为宜，保温时间过长，会导致碳化物粗大化，铸件的硬度降低。如超过10小时，就会导致硬度降低。好在，在生产条件下，保温时间一般都不会太长。但是，保温时间也不宜少于3小时。
3、降低硬度的退火处理
如铸件需要经机械加工，可在740～780℃之间退火，退火时保温时间可为4～8小时，然后炉冷到300℃以下。经此种处理，基体组织以珠光体为主，维氏硬度约350～400,便于加工。
铸件经加工后，必须再予以硬化处理。
4、高温回火后的硬化处理
20多年前，Climax Molybdenum公司的一项研究报告中曾经提到：如高铬铸铁件组织中保留奥氏体含量多，则进行不稳定化处理时要求较长的保温时间；如铸件的偏析的程度较高，则需要的保温时间更长；如果铸件的组织中含有较多的珠光体，不稳定化处理时，只需很短的保温时间，就可使碳含量达到平衡状态，不稳定化处理的效果也就更好。
最近，希腊Loannina大学E.Karantzalis等人对高铬铸铁件热处理工艺的研究，也得到了与之相近的结论：先予铸件以较长时间的高温回火，使组织中含有较多的珠光体，然后再进行不稳定化、硬化处理。处理后，铸件的硬度一般都在HRC 60～65左右，与用常规硬化处理工艺（不稳定化、硬化、回火）相比。大约可以高15～20个单位。
试验铸件所用的高铬铸铁的主要成分：碳3.25%；铬18.2%；钼0.58%。
铸件先在600℃高温回火13小时，空冷。处理后的显微组织如图11所示。
图11 高铬铸铁经高温回火后的显微组织
经高温回火后，显微组织中可见共晶碳化物和少量二次碳化物。基体组织中，除奥氏体外，有大量珠光体团，还有少量铁素体。
经高温回火的铸件，再在970℃下不稳定化，保温3小时后空冷。得到的显微组织如图12所示。
图12 高铬铸铁经高温回火、硬化处理后的显微组织
由于原始组织中珠光体含量多，不稳定化处理时，碳浓度易于达到平衡状态，析出的二次碳化物主要都是硬度较高的M7C3型，而且，奥氏体枝晶的边缘也析出二次碳化物。因此，虽然组织中有一些珠光体，总体上，高铬铸铁的硬度还是有大幅度的提高。
5、改善韧性的高温处理
这是一种特殊的韧化处理。先将铸件在真空炉中缓慢加热到1150-1180℃,保温8小时左右。然后向真空炉内吹氮，使铸件快速冷却。
这种处理可使原有的共晶碳化物的连续性减轻，并在稳定的奥氏体基体内析出一些较组大的二次碳化物。
据报道，这种处理可以使高铬铸铁的应用范围扩大，当然，这种处理方法的应用尚有待进一步的
研究。
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。并且高铬白口铸铁时铸造成型的，尤其铸造出的大件切削量余大，并且表面会有夹砂，气孔等铸造缺陷。所以在加工高铬白口铸铁时，选择正确的刀具很重要。 二、加工高铬白口铸铁的刀具选择 高铬铸铁作为难切削材料之一，由于硬度高，硬质合金刀具磨损较快，很难正常加工，而陶瓷刀具由于脆性大的原因，一般只用于精加工中；之后华菱推出的专为高铬白口铸铁研发的整体聚晶立方氮化硼刀具BN-K1，其硬度比硬质合金高四倍，比陶瓷刀具高两倍，并且立方氮化硼刀具BN-K1属于非金属粘合剂，具有良好的耐磨性和抗冲击性能，可提高加工效率，降低加工成本。
典型铸铁件铸造工艺设计与实例
典型铸铁件铸造工艺设计与实例叙述铸造生产中典型铸铁件——气缸类铸件、圆筒形铸件、环形铸件、球墨铸铁曲轴、盖类铸件、箱体及壳体类铸件、阀体及管件、轮形铸件、锅形铸件及平板类铸件的铸造实践。内容涉及材质选用、铸造工艺过程的主要设计、常见主要铸造缺陷及对策等。 第1章气缸类铸件 1.1 低速柴油机气缸体 1.1.1 一般结构及铸造工艺性分析1.1.2 主要技术要求 1.1.3 铸造工艺过程的主要设计1.1.4 常见主要铸造缺陷及对策1.1.5 铸造缺陷的修复 1.2 中速柴油机气缸体 1.2.1 一般结构及铸造工艺性分析1.2.2 主要技术要求 1.2.3 铸造工艺过程的主要设计1.3 空气压缩机气缸体 1.3.1 主要技术要求 1.3.2 铸造工艺过程的主要设计第2章圆筒形铸件 2.1 气缸套 2.1.1 一般结构及铸造工艺性分析2.1.2 工作条件 2.1.3 主要技术要求 2.1.4 铸造工艺过程的主要设计2.1.5 常见主要铸造缺陷及对策2.1.6 大型气缸套的低压铸造2.1.7 气缸套的离心铸造 2.2 冷却水套 2.2.1 一般结构及铸造工艺性分析2.2.2 主要技术要求 2.2.3 铸造工艺过程的主要设计2.2.4 常见主要铸造缺陷及对策2.3 烘缸 2.3.1 结构特点 2.3.2 主要技术要求 2.3.3 铸造工艺过程的主要设计2.4 活塞 2.4.1 结构特点 2.4.2 主要技术要求 2.4.3 铸造工艺过程的主要设计2.4.4 砂衬金属型铸造 第3章环形铸件 3.1 活塞环3.1.1 概述 3.1.2 材质 3.1.3 铸造工艺过程的主要设计 3.2 L形环 3.2.1 L形环的单体铸造 3.2.2 L形环的筒形铸造 第4章球墨铸铁曲轴 4.1 主要结构特点 4.1.1 曲臂与轴颈的连接结构 4.1.2 组合式曲轴 4.2 主要技术要求 4.2.1 材质 4.2.2 铸造缺陷 4.2.3 质量检验 4.2.4 热处理 4.3 铸造工艺过程的主要设计 4.3.1 浇注位置 4.3.2 模样 4.3.3 型砂及造型 4.3.4 浇冒口系统 4.3.5 冷却速度 4.3.6 熔炼、球化处理及浇注 4.4 热处理 4.4.1 退火处理 4.4.2 正火、回火处理 4.4.3 调质（淬火与回火）处理 4.4.4 等温淬火 4.5 常见主要铸造缺陷及对策 4.5.1 球化不良及球化衰退 4.5.2 缩孔及缩松 4.5.3 夹渣 4.5.4 石墨漂浮 4.5.5 皮下气孔 4.6 大型球墨铸铁曲轴的低压铸造 第5章盖类铸件 5.1 柴油机气缸盖 5.1.1 一般结构及铸造工艺性分析 5.1.2 主要技术要求 5.1.3 铸造工艺过程的主要设计 5.2 空气压缩机气缸盖 5.2.1 一般结构及铸造工艺性分析 5.2.2 主要技术要求 5.2.3 铸造工艺过程的主要设计 5.3 其他形式气缸盖 5.3.1 一般结构 5.3.2 主要技术要求 5.3.3 铸造工艺过程的主要设计 第6章箱体及壳体类铸件 6.1 大型链轮箱体 6.2 增压器进气涡壳体 6.3 排气阀壳体 6.4 球墨铸铁机端壳体 6.5 球墨铸铁水泵壳体 6.6 球墨铸铁分配器壳体 第7章阀体及管件 7.1 灰铸铁大型阀体 7.2 灰铸铁大型阀盖 7.3 球墨铸铁阀体 7.4 管件 7.5 球墨铸铁螺纹管件 7.6 球墨铸铁管卡箍 7.6.1 主要技术要求 7.6.2 铸造工艺过程的主要设计 7.6.3 常见主要铸造缺陷及对策 第8章轮形铸件 8.1 飞轮 8.2 调频轮 8.3 中小型轮形铸件 8.4 球墨铸铁轮盘 第9章锅形铸件 9.1 大型碱锅 9.2 中小型锅形铸件 第10章平板类铸件 10.1 大型龙门铣床落地工作台 10.2 大型立式车床工作台 10.3 大型床身中段 10.4 大型底座 中国机械工业出版社精装16开定价：299元
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
高铬铸铁金相组织
通过试验研究，得到铸态高铬白口铸铁的金相组织主要为：铬奥氏体加M7C3共晶碳化物和铬屈氏体加M7C3共晶碳化物；采用稀土变质处理，可使晶粒细化，从而有效地提高机械性能和抗磨性能。 关键词：铸态高铬白口铸铁；稀土；抗磨性能 高铬铸铁是一种常用的抗磨铸铁。铬的大量加入，使碳化物变成具有更高硬度(1300～1800HV)的M7C3型碳化物，从而提高了抗磨性。在此同时，凝固过程中M7C3型碳化物形成了孤立分布的杆状组织，使得高铬白口铸铁的韧性有了一定程度的改善。目前国内外生产的高铬白口铸铁大多要经过高温淬火加回火处理工艺，以获得马氏体基体，然而这种基体作为水泥磨机磨球材料在高应力小能量的三体磨损中，其韧性仍显不足。并且生产周期长，工艺复杂，设备投资、能源消耗和劳动强度均较大。 本文通过试验对含碳量在亚共晶区，含铬15％左右的高铬白口铸铁进行了铸态金相组织分析及性能研究。试验结果表明：铸态高铬白口铸铁的主要金相组织是铬奥氏体加M7C3共晶碳化物和铬屈氏体加M7C3共晶碳化物。经过稀土变质处理后，可有效改善碳化物形态及分布，均匀组织，细化晶粒，明显提高韧性和强度，提高抗磨性。 一、试验方法及结果 试验用的合金材料在酸性中频无芯感应电炉内熔化，熔化温度在1530℃以上，浇注温度为1380～1450℃，砂型铸造。化学成分、机械性能和金相组织见表l。
机槭性能试验：冲击韧性在JB30A摆锤式冲击试验机上测定，试样尺寸10×lO×55mm，无缺口，不加工。 磨损性能试验在AMSLERAl35/138型动载磨损试验机上进行．试样尺寸Φ32×10mm．中心孔直径Φ6mm，磨料采用28/75目石英砂．试验前预磨lh，三体磨损加水平和垂直方向的冲击，冲击载荷为50～100kg．正式磨损时间20h。试验的失重值在自动电光分析天平上测定． 二、金相组织分析 1 含碳量对金相组织的影响 由表l可知lA、4A基体组织均为屈氏体加M7C3当成分中的含碳量增加时，共晶M7C3的数量增加，形态亦从短小片状向粗大片状发展。M7C3具有高的硬度和高的磨料磨损抗力，数量增加能提高抗磨性；但碳量超过共晶碳量，初生碳化物很粗，在磨料的冲击下会碎裂，从而增加了磨损时的失重。 2 混合稀土变质处理对金相组织的影响 图1 试样6B的金相组织200× 图2 试样10B的金相组织200× 图l、2分别为B组试验中碳铬含量相同．来经处理和经稀土变质处理的金相组织。基体组织主要为铬奥氏体加M7C3共晶碳化物。图示表明，稀土的加入对组织最直观的影响是细化晶粒改变碳化物形态
球墨铸铁铸造工艺(1)
球墨铸铁铸造工艺 1、金属炉料的要求 各种入炉金属炉料必须明确成份，除回炉铁和废钢由炉前配料人员根据炉料状况确定外，螺纹钢不准加入球铁中。其余炉料必须具备化学成份化验单方可使用，同时应保证炉料、合金干燥。 防止有密闭容器混入炉料中。 所有炉料应按配料单过称。 球墨铸铁化学成分
球墨铸铁单铸试样力学性能( GB/T1348-1988)
3. 熔炼过程化学成分和机械性能控制范围：熔炼过程化学成分控制范围 3.1.2 球墨铸铁熔炼过程化学成分控制范围
机械性能控制范围符合、标准 配料：加料按（2200kg）根据材质和回炉料情况选择下表其中一种配比。（注 意：如果是其他增碳剂，则增碳剂加入量增加10%） 加料顺序： 200kg 新生铁或回炉料-1/3 增碳剂-废钢-1/3 增碳剂-废钢-1/3 增碳剂- 新生铁- 回炉料。 增碳剂不准一次加入. 防止棚料. 6 冶炼要求加料顺序：新生铁-废钢加满炉-增碳剂-废钢-回炉料。 熔化完毕，温度升到1380℃左右清除铁水表面的渣，取原铁水化学成分
根据成分标准加合金或其他原料调整化学成分。成份不合格不准出铁水 测温，根据铸件工艺要求要求确定出铁温度， 出铁水前扒渣干净。 小铸件要用吨包分包出铁或球化 7 球墨铸铁的孕育和球化处理 孕育剂选用75SiFe, 加入方法为随流加入。 球化处理材料的技术要求参见下表（有特殊要求的球化剂按专项规定）. 球铁处理方法 7.3.1 球化处理采取冲入法 7.3.2 将球化处理材料按球化剂-孕育剂（1/3 的硅铁粒）%增碳剂-聚渣剂- 铁板的顺序层状加入铁水包底的一边，每加入一种材料需扒平, 椿实。 7.3.3 铁水冲入位置应是放置合金等材料的另一边，防止铁水直接冲击合 金。先出2/3 铁水球化 7.3.4 球化反应结束后，再出余下的铁水1/3 。剩余2/3 Si75 孕育剂硅铁粒随在出剩余铁水均匀加入。孕育后必须搅拌铁水。
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。
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。
我国铸铁铸造业当前发展状况及趋势
我国铸铁铸造业当前发展状况及趋势 20世纪80年代初，铸铁材料发展进入了顶峰期，随后，世界的铸铁产量便出现急剧递减，然而铸铁仍是当今金属材料中应用最为广泛的基础材料，在铸造合金材料中占有重要地位。 由于受能源、劳动力价格和环境因素的影响，西方工业发达国家的铸件产量将会逐渐减少，转而向发展中国家采购一般铸件，但同时又会向发展中国家出口高附加值、高技术含量的优质铸件。当前，世界经济全球化进程的加速为我国铸造业的发展提供了机遇，国际和国内市场对我国铸件的需求呈持续增长的趋势。与此同时，铸铁作为一种传统的金属材料，在其质量、性能和价格等方面正面临着严酷的挑战。抓紧我国铸铁铸造业的结构调整和技术改造；努力提高铸件质量档次，提高和理环境污染的水平，实现铸铁材料的高附加值化是应付未来更加激烈的市场竞争，满足用户多样化需求的主要对策。 一、我国铸铁的生产水平及差距 1．铸造工艺材料及辅料 我国铸造工艺材料如原砂、粘土、煤粉、粘结剂和涂料在品种、性能、质量等方面与工业先进国家之间的差距极大，以致我国的铸件尺寸精度和表面粗糙度比国外差一到两个等级，铸件表面缺陷造成的废品率比国外高几倍。铸造用工艺原料的标准化、系列化和商品化仍是一个亟待解决的问题。 2．铸造工艺过程及铸件质量的检测与控制 我国在铸造工艺过程和铸件质量的检测与控制方面与工业先进国家还存在比较大的差距，主要反映在以下方面：
①铸造工艺过程的检测。 ②铸造工艺过程的优化和控制。 ③铸件质量的检测。而上述检测和控制手段的完善是提升我国铸铁铸造生产水平的一个主要内容。 3．铸造工艺装备 对于铸造生产，国外广泛采用流水线大量生产；高压造型、射压造型、静压造型和气冲造型；造芯全部用壳芯和冷、热芯盒工艺。国内除汽车等行业中少数厂家采用半自动、自动化流水线大量生产外，多数厂家仍采用较落后的铸造工艺装备。 二、铸铁熔炼技术 1．冲天炉技术 冲天炉居铸铁熔炼设备之首，至今仍担负着80％以上铸铁件的熔炼任务。70年代以后，符合我国特点的炉型和熔炼技术已逐渐完善和成熟，形成了独具特色的多排小风口和两排大间距冲天炉系列。在操作技术上，从一度追求低焦耗到重视铁液质量，进而讲求提高技术、经济、劳动卫个和环境保护的综合指标，逐步开发应用了从炉料处理、修炉、烘炉到配加料、鼓风。炉况控制、铁液检验等全过程的操作技术。在较短的历程中，我们在冲天炉理论研究、炉子结构、修炉材料、送风系统、热能利用、强化底作燃烧、炉内气氛调整控制、铁液炉前检验、消烟除尘、非焦炭化铁、配料及熔炼过程计算机优化控制等诸多方自都取得了可喜的成绩。 冲火炉的发展是围绕着提高性能和生产率，降低消耗，改善操作，减少污染进行的。冲天炉性能主要体现在炭的燃烧、炉料的加热和冶金过程三方面。随着铸铁生产批量的扩大和对铸造生
高铬铸铁衬板裂纹原因分析.
第２９卷第６期 ２００８年１２月 热处理技术与装备 ＲＥＣＨ砌ＪＩＳＨＵ ＹＵＺＨＵＡＮＧＢＥＩ Ｖｄ．２９．Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．，２００８ ?现场经验? 高铬铸铁衬板裂纹原因分析 李振球１，付向上１，杨乘东２，程翔１ （１．江铜集团德兴铸造有限公司，德兴江西３３４２２４；２．昆明理工大学材料学院，云南昆明６５００２１）摘要：分析高铬铸铁的大型立磨机衬板热处理过程中产生裂纹的原因，结果表明：预埋铁设计放置 位置欠佳，造成产品的铸造残余应力过大。以至于在热处理加热时的临时热应力与铸造残余应力叠 加，而使预埋铁的近区产生裂纹。 关键词：裂纹；铸造残余应力；临时热应力；预埋铁中图分类号：ＴＧｌ６３文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－４９７１（２００８）０６—００６１－０２
ＴｈｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅａｓｏｎｓＦｏｒｍｅｄＣｒａｃｋｌｅｓｉｎｔｈｅ??Ｕｎｄｅｒｂｏａｒｄｉｎｇｏｆ ＩＩｉｇｈ ＣｒＣａｓｔＩｒｏｎ ＬＩ Ｚｈｅｎｇ—ｑｉｕｌ，Ｆｕ Ｘｉｎｇ—ｓｈａｎ９１，ＹＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ－ｄｏｎ矿，ＣＨＥＮＧ Ｘｉａｎｇ （１．ＤｅｂｕｇＣａｓｔｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，ＪｉａｎｇｘｉＣｏｐｐｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｅｘｉｎｇ ＪｉａＩＩ鲥３３４２２４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣｏｎｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｆｆｌ，ＫｕｎｍｉｎｇＹｕｎｎａｎ６５００２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｓｉｓｅｄｔｈｅ ｒ，ＢＲ，．ｑｏｎ８ ｆｏｒｍｅｄｃｒａｃｋｌ伪ｉｎｔｈｅｕｎｄｅｒｂｏａｒｄｉｎｇｔｈａｔｌｎａｄｅｏｆｈｉ曲Ｃｒ
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。
灰铸铁的铸造工艺
灰铸铁的铸造工艺-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
灰铸铁的铸造工艺 铸造业就说“三好”即：好铁水、好型砂、好工艺。铸造工艺在铸件的制造上是和铁水、型砂并列的而做出铸件，铸造工艺是研究决定其流入的路径、方法的技术。 铸型分为： 浇口：把铁水从铁水包注入铸型的入口。往往为使浇注量均匀，除去铁水中的夹杂物，设有集渣浇 横浇道：指铁水从直浇道向型腔流道的水平部分。 内浇口：指铁水从横浇道进入型腔的部位。铸造俗语叫“堰”，是工艺上的重要部分。 出气孔：是随着铁水的充型把型腔内部的空气向外排放的孔道，如果型砂的透气性合适，一般是没 冒口：是把铁水中的夹杂物和铸型中的杂物向外排出口，但是由于铸件冷却收缩造成体积不足起补 铸造工艺的基本要点 铸造工艺是为了使浇注顺利进行，得到良好铸件的技术，平稳且快是加山延太郎博士的名言，即（1）关于铸型的上下：铸件的切削加工面尽量在下箱里，因下部产生缩孔少，材质致密。（2）浇注方式：有从铸件的上部浇入的顶注式和从下部、中部浇注的底注式。顶注式铸型容易（3）内浇口的位置：由于流入型腔内的铁水急速冷却成固体，如果在厚壁部分开内浇口铁水进浇口的数量、形状而决定其位置。 （4）内浇口的种类： 主要为三角内浇口和梯形内浇口。三角内浇口容易做，梯形内浇口能防止渣子混入铸型。（5）直浇口、横浇口、内浇口的断面积比。 按西德R·LEHMANN博士的意见，直浇口为A，横浇口为B，内浇口为C时，A ∶B ∶C＝3.6 ∶4.0 ∶虽然关于这个比例是否妥当，有各种不同意见，但说明一下这个比例的思路是：首先铁水通过3间稍长，这期间比重轻的夹杂物可以上浮，就不能从内浇口进入铸件内部。这就是这种比例的要点 浇注系统的设计 浇注系统设计上的一个要点
高锰钢、高铬铸铁
高锰钢衬板、锤头、筛条、颚板等是目前水泥厂最为广泛使用的铸钢件，它以高的耐磨性，良好的韧性和经济性深受欢迎。 高锰钢的特点：高锰钢具有良好的塑性和冲击韧性，在外力冲击下表面产生硬化层，已硬化的表面层被磨损以后，出现新的表面层，又继续被加工硬化。因此，高锰钢铸件是有高的表面耐磨性，·里面部分仍保留原机械性能。因为高锰钢具有以上特点，所以目前世界上还未有任何耐磨材料可完全代替高锰钢。 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.
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
高铬耐磨铸铁
2)高铬耐磨铸铁 70年代西安交通大学等单位开始引入高铬白口铁作为衬板及其它零件材料，并在热处理及推广应用上做了不少工作;同期山东工业大学率先在高铬及锰、钨、钒系白口铁的碳化物团球化方面开展了卓有成效的研究，使白口铁韧性有了成倍的提高，并成功地将球化高铬白口铁用于生产衬板及其它零件，不仅用于国内，还有批量出口，为此于1988年获得国家发明二等奖。此后，合肥工业大学、北京钢院、沈阳铸造所等单位在这一领域也做了大量的研究和推广应用工作。高铬铸铁中含Cr高达12--28%。由于Cr的大量加人，其组织中碳化物由连续网状的M3C型转变为断续板条状的M7C3型，从而使得其对基体的破坏作用大为减小，材质韧性有所提高。但因高铬白口铁固有的韧性偏低 (ak=3--5J/cmZ)、耐蚀性差的缺点、成本偏高以及它在湿态下的磨损寿命并不高，致使其在国内应用还是有限。尽管如此，其在一般工矿条件下表现出的优良耐磨性仍使其得到广泛应用。 高铬铸铁是抗磨料磨损的王牌材料，该材料的初始硬度高，但是冲击韧度差不抗冲击，如果是单纯的磨料磨损，它的使用寿命是高锰钢的5-10倍。 化学成分： 机械性能: Cr>11%的高铬白口铸铁的共晶碳化物为六方晶系的M7C3，（CrFe）7C3硬度为HRM501200-1800，比一般白口铸铁的共晶碳化物Fe3C3（HRV50840-1100）高，同时凝固时（CrFe）7C3 是孤立相，而奥氏体是连续相，因而韧性较普通白口铸铁大有改善，因此是搞磨粒磨损和抗切削磨损的首选材料。国外应用较多，主要用于中低冲击负荷工况条件的衬板、锤头、磨球、渣浆泵过流部件等大中型磨损
件。国内外对高铬铸铁的磨损机制、断裂机制、断裂韧性（K1c值）、裂纹扩展机理进行了一系列的研究，结果表明高铬铸铁可通过调整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、满足工作使用要求。近年来国内有关单位也开展了高铬铸铁衬板的研究，其耐磨性可达同工况下高锰钢的2倍以上。但这些材料的韧性仍嫌较低（10×10×55mm无缺口试样的冲击值≤7.3J/cm2）而且含钼、铜等合金元素，生产成本较高。因此这类高铬铸铁仍有待进一步改进和完善。 3)中碳合金钢 这类合金钢衬板组织类型有马氏体、马氏体一贝氏体、贝氏体等，热处理工艺上有水淬、油淬、空淬、等温淬火、分级淬火、亚临界处理等，且大多都是瞄准湿态工况下的磨机衬板。如贝氏体组织强韧性配合良好，自从Bain在上世纪20年代末发现这种组织以来，贝氏体组织的特殊性能日益受到重视，其研究应用工作得到广泛开展。上世纪70年代，贝氏体球墨铸铁的发明，被誉为“本世纪铸铁冶金领域重大发明”。贝氏体钢和贝氏体球墨铸铁目前正成为耐磨材料领域的研究热点。这类合金钢衬板从应用效果上看，寿命比锰钢衬板有一定幅度的提高。如合肥水泥研究院研制的高碳中铬钢、中碳多元合金钢衬板，在湿法水泥磨、铜矿、钥矿等方面的多家用户使用中取得了良好的效果;西安交通大学等单位研制的中铬钢，在湿法铁矿下的寿命预计可达4400小时;洛阳工学院40SIMnZCrM。Cu衬板在金矿湿式磨机上试用寿命为2一10个月;50siMnZcrMocu 衬板，在湿式碱性铝矿磨机上应用，按4个月时检查的情况推测寿命为一年。但是，中碳合金钢韧性与耐蚀性不够。 4)橡胶 橡胶衬板己经在湿磨机上得到应用，取得了良好的使用效果，特别是降低噪音方面。各种系列的材质都各有优缺点，在选用衬板材质时首先考虑到不同工况条件下材料表现出不同的耐磨性;同时保证衬板安全可靠使用的前提。橡胶内衬选用的是耐磨橡胶，厚度约为50~，比石质衬板薄(约1/3~1/4)，同时因为橡胶比重较小，故其总重量只有石质衬板的1/6左右，且具有以下优点:(l)同型号球磨机内部有效工作空间增加10%一20%;(2)球磨机自重小，为石质衬板的500/0左右，工作电耗大大降低;(3)工作噪音低;(4)使用寿命长，更换容易。
对高铬铸铁的一些认识
对高铬铸铁的一些认识 高铬铸铁是最重要的耐磨材料之一，适用于各种高应力磨料磨损的工况条件，广泛应用于机械、冶金、采矿及矿产品加工等行业。近年来，各工业国家都很重视对高铬铸铁的研究工作，以期充分利用其优异的耐磨性能。 含铬量在12%以上的高铬铸铁，开发于20世纪初期，1917年获得了美国专利。当时，由于对高铬铸铁的特点了解不多，其潜能未能充分发挥，因而未被广泛采用。 20世纪中期，美国国际镍公司研究开发了镍硬系列共4种耐磨铸铁（Ni Hard 1～4），其中，镍硬4（Ni Hard 4）于1951年获得了美国专利，逐渐成为大家所熟知的耐磨材料，广泛应用于矿产品加工行业。镍硬4的耐磨性能很好，且有适当的抗冲击能力，但是，仍然因其抗冲击能力欠佳而限制了其在高应力磨料磨损条件下的应用。 20世纪60年代，美国Abex 公司，为改善高铬铸铁的性能，进行了大量的研究工作，系统研究了Ni、Mo、Mn、Si、Cr和C等元素在高铬铸铁中的作用。随后，美国Climax Molybdenum 公司又对Mo和Cu在高铬铸铁中的作用进行了系统的研究。80年代，美国内政部矿业局的研究中心又对高铬铸铁的热处理进行了研究。 美国材料试验学会制定的标准ASTM A532《抗磨铸铁》中基本体现了上述研究工作的成果。 我国标准GB/T 8263－1999 《抗磨白口铸铁件》中，等效采用了ASTM A532－93a 标准中所列的8个牌号中的7个，其中，属于高铬铸铁的4个牌号全都采纳了。 高铬铸铁耐磨件，在我国应用很广，随着矿业和冶金行业的迅速发展，对高铬铸铁件的需求增长很快，目前，年产量已超过50万吨，不仅供国内各行业使用，也有相当数量的铸件出口。 尽管高铬铸铁的应用已有80多年的历史，而且对其进行过很多研究工作，但是，到目前为止，我们对高铬铸铁的了解仍然不够全面，还有待在生产实践中进一步深化认识，如：（1）为了适应不同的工况条件，高铬铸铁已有多种牌号，但总体而言，化学成分的变化范围还太宽。例如：当前的牌号中，铬含量在8%～30%之间，需要优选而不宜随意确定；碳含量一般在2.0%～3.9%之间，Climax Molybdenum公司的超高碳牌号甚至可达4.3%，范围也不可谓不小。 此外，合金元素钼、镍、锰和铜的合理用量及其间的互补关系，也有待更深入的探讨。 总之，在优化成分配比方面还大有可为。 （2）化学成分的变化范围很大，而热处理工艺却相对地比较简单，只有软化退火、硬化处理、回火等几种方式，加热温度的控制范围差别也不大。 应该提到的是：目前，我国生产高铬铸铁件的厂家很多，但其中有不少企业只是简单地按规定的化学成分生产，而对这种材料的特性知之甚少，不能够根据企业的具体条件和铸件的特点不断优化生产工艺，这样，当然难以制造出高质量的产品，更不用说自行研究开发新产品了。因此，有必要将高铬铸铁的一些特性和工艺要点向有关企业作简要的介绍。 一、作为抗磨材料的高铬铸铁 磨料磨损（Abrasive Wear）是机件磨损方式的一种，通常是指处理砂土、矿石、岩石、等物料时，由这类物料造成机件的磨损。这类物料与机件表面相互作用的方式很多，有冲击、滚动、滑动和冲刷等。 关于磨料磨损的分类，当前世界各国广泛认同的是H. S. Avery 提出的分类方法，将磨料磨损分为三类。 （1）凿削性碰撞磨损 这是指较大块磨料与机件表面相互撞击而造成机件的磨损，是最严重的磨料磨损，如破碎机颚板
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