铸铁磨损性能研究
氧化处理对金属材料表面摩擦学性能的影响研究
氧化处理对金属材料表面摩擦学性能的影响研究氧化处理（Oxidation treatment）是指将金属材料表面暴露于氧化剂中，形成一层薄膜来改变其表面性质和组成的过程。
氧化处理对金属材料表面摩擦学性能的影响一直是材料科学与工程领域的研究热点之一。
首先，氧化处理可以显著改变金属材料的表面粗糙度。
通过氧化处理，金属材料表面形成的氧化膜可以填充原有的微观表面缺陷，减少粗糙度，从而降低表面接触阻力，提高摩擦性能。
研究结果表明，氧化处理后，金属表面的摩擦系数和磨损率都得到了显著降低。
例如，铸铁经过氧化处理后，其摩擦系数从0.55下降到0.15左右。
这是因为氧化膜表面的高硬度和光滑度可以减少接触面积，降低摩擦力和磨损。
其次，氧化处理可以增加金属材料的表面硬度。
金属材料经氧化处理后，由于氧化膜中含有金属和非金属元素的化合物，使表面硬度得到显著提高。
这可以有效地减少金属材料在摩擦过程中的塑性变形和切削磨损，从而改善表面的耐磨性能。
例如，氧化处理后的不锈钢表面硬度可提高约30%，从而大大延长其寿命，降低使用成本。
此外，氧化处理还可以提高金属材料的抗腐蚀性能。
金属材料的摩擦学性能往往与其抗腐蚀性能密切相关。
经过氧化处理后，金属表面形成的氧化膜不仅可以阻隔外界的氧、水和各种腐蚀介质的侵蚀，还可以吸附和固定金属表面上的有害物质，减少化学反应的发生，从而降低金属材料的腐蚀速度。
这样可以提高金属材料的耐腐蚀性，保护金属表面免受腐蚀和磨损的侵害。
然而，氧化处理对金属材料表面摩擦学性能的影响并不是单一的，其效果也与氧化剂的种类、温度和处理时间等因素密切相关。
例如，氧化剂中的氧气可以与金属材料表面的金属离子快速结合，形成一种致密的金属氧化膜，从而降低摩擦系数和磨损率。
而某些氧化剂可能导致氧化膜表面颗粒较大，粗糙度较高，从而增加摩擦系数和磨损。
综上所述，氧化处理对金属材料表面摩擦学性能具有显著影响。
氧化处理可以改变金属材料表面的粗糙度和硬度，从而降低摩擦系数和磨损率，提高耐磨性能；同时，氧化处理还可以提高金属材料的抗腐蚀性能。
高钒高速钢与高铬铸铁的滚动磨损性能对比研究
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Fe-B-C合金冲击磨料磨损性能及磨损机制的研究
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高铬铸铁抗泥沙磨损性能实验研究
结果及磨损形貌 ， 分析和对 比高铬铸 铁和 ４ 钢泥沙磨损机理 ， ５ 阐述 了高铬铸铁相对 耐磨性 比较 高的原 因， 为 高铬铸铁 的抗击泥沙磨损设计提供一定 的理论依据 。 关键词 ： 高铬铸铁 ； 磨损形貌 ； 泥沙磨损 ； 耐磨性
中 图分 类 号 ： ６ ． Ｕ６ ８ １ 文献标识码 ： Ａ
泥沙磨 损是 疏 浚 船舶 过 流 易 损件 （ 泥 泵 泵 如 壳、 绞刀 片 、 叶轮 等 ） 主要 的磨 损形 式 ， 疏浚船 舶挖 泥机 具抗 泥沙磨 损性 能研究 已经 成为 疏浚 工程 的 重要 研究课 题 ＿。高铬 铸铁 是一种 应用 比较 广 泛 】 ］ 的耐磨铸铁 材 料 ， 用 于挖 泥 机具 使 疏 浚 船 舶 发 应 挥 了更大 效能 。高铬 铸铁抗 泥 沙磨损 性能研 究 是 进 一步开发 应用 高铬 铸铁 的基 础 。 １２ 泥沙 磨损试 验 参数及 试验 结果 ．
高 铬铸 铁 抗 泥 沙 磨 损 性 能 实验 研 究
房 志 良 ， 学铭 ， 正华 杜 张
（ 武汉理工 大学 材料科 学与 工程 学院， 武汉 ４ ０ ６ ） ３ ０ ３ 摘 要 ： ４ 钢作为标样 ， 以 ５ 从不 同磨损面 冲击 角对高铬铸铁进行 泥沙磨损实验 ， 根据材料性 能、 磨损实验
维普资讯
第Hale Waihona Puke ６卷第 ５期 船 海 工 程
Ｓ Ｐ ＨＩ ＆Ｏ Ｅ ＮＧＩ Ｅ Ｒ ＮＧ Ｃ ＡＮ Ｅ Ｎ Ｅ Ｉ
Ｖｏ ｜ ６ Ｎｏ ５ ｌ３ ． Ｏｃ． ０ ７ ｔ２ ０
２０ ０ ７年 ｌ Ｏ月 文章 编 号 ：６ １７５ （０ ７ ０—０ ５０ １ ７—９ ３ ２ ０ ） ５ ３—３ ０
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铸铁的实验报告
一、实验目的1. 了解铸铁的基本性质和分类；2. 掌握铸铁的微观组织结构及其影响因素；3. 分析铸铁的性能与组织之间的关系；4. 探讨铸铁在实际应用中的优势与局限性。
二、实验原理铸铁是一种以铁为主要成分，含有一定比例的碳、硅、锰、硫、磷等元素的合金。
根据碳的存在形式，铸铁可分为灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和耐磨铸铁等。
铸铁具有优良的铸造性能、减震性、耐磨性和切削性等特点，广泛应用于机械制造、交通运输、建筑、化工等行业。
三、实验内容1. 铸铁的宏观观察（1）观察灰口铸铁的宏观组织：将灰口铸铁试样进行打磨、抛光，用4%的硝酸酒精溶液进行侵蚀，然后在显微镜下观察其宏观组织，包括石墨形态、基体组织、共晶团等。
（2）观察球墨铸铁的宏观组织：将球墨铸铁试样进行打磨、抛光，用4%的硝酸酒精溶液进行侵蚀，然后在显微镜下观察其宏观组织，包括球状石墨、基体组织、共晶团等。
2. 铸铁的微观组织分析（1）分析灰口铸铁的微观组织：观察石墨形态、基体组织、共晶团等，分析其对铸铁性能的影响。
（2）分析球墨铸铁的微观组织：观察球状石墨、基体组织、共晶团等，分析其对铸铁性能的影响。
3. 铸铁的性能测试（1）冲击试验：按照国家标准GB/T 229-1994进行冲击试验，测试铸铁的冲击韧性。
（2）硬度试验：按照国家标准GB/T 231-2007进行硬度试验，测试铸铁的布氏硬度。
（3）耐磨性试验：采用磨料磨损试验机，测试铸铁的耐磨性。
四、实验结果与分析1. 铸铁的宏观组织观察（1）灰口铸铁的宏观组织：石墨呈片状分布，基体组织为珠光体和铁素体，共晶团较为明显。
（2）球墨铸铁的宏观组织：石墨呈球状分布，基体组织为珠光体和铁素体，共晶团较为明显。
2. 铸铁的微观组织分析（1）灰口铸铁的微观组织分析：石墨形态、基体组织、共晶团等因素对铸铁性能有显著影响。
石墨形态以片状为主，有利于提高铸铁的减震性；基体组织以珠光体和铁素体为主，有利于提高铸铁的强度和硬度；共晶团有助于提高铸铁的韧性。
钨对铸态过共晶高铬铸铁组织、力学性能和磨料磨损性能的影响
钨对铸态过共晶高铬铸铁组织、力学性能和磨料磨损性能的影响摘要：本文主要探讨了钨对铸态过共晶高铬铸铁组织、力学性能和磨料磨损性能的影响。
通过添加不同质量分数的钨，研究了铸态过共晶高铬铸铁的组织结构和力学性能的变化，同时评估了添加钨对其磨料磨损性能的影响。
实验结果表明，随着钨的添加量的增加，铸铁的力学性能逐渐提高，同时组织结构也发生了变化，晶粒细化，高温强度也得到了显著提高。
关键词：过共晶高铬铸铁；钨；组织结构；力学性能；磨料磨损性能正文：铸态过共晶高铬铸铁具有良好的高温强度和耐热性能，因此常用于高温工况下的机械零件和汽车零部件等的制造。
但是，在使用过程中，铸铁件的磨损和损坏仍然是一个不可忽视的问题。
因此，人们一直在寻找提高铸铁磨损性能的方法。
钨是一种重要的合金元素，具有良好的耐蚀性、抗磨损性和高温强度等性能。
因此，添加钨是一种有效的提高铸铁磨损性能的方法。
为了探究钨对铸态过共晶高铬铸铁组织、力学性能和磨料磨损性能的影响，我们添加了不同质量分数的钨，并进行了以下实验研究。
首先，我们研究了不同质量分数的钨对铸态过共晶高铬铸铁的组织结构的影响。
结果表明，随着钨的添加量的增加，晶粒逐渐细化，且晶界清晰，晶粒等轴化程度明显提高。
这是因为钨的加入能够促进铸铁凝固过程中的次生晶核形成，从而促进晶粒细化。
此外，钨还能够抑制共晶化反应，从而提高铸铁的高温强度。
其次，我们研究了不同质量分数的钨对铸态过共晶高铬铸铁的力学性能的影响。
结果表明，随着钨的添加量的增加，铸铁的抗拉强度和屈服强度逐渐提高。
这是因为钨的加入能够增强铸铁的组织强度和硬度，从而提高了铸铁的力学性能。
最后，我们评估了不同质量分数的钨对铸态过共晶高铬铸铁的磨料磨损性能的影响。
结果表明，随着钨的添加量的增加，铸铁的磨损率逐渐降低。
这是因为钨的加入能够增加铸铁的硬度和耐磨性，从而提高了铸铁的磨损抗性。
综上所述，本研究发现，添加钨可以显著改善铸态过共晶高铬铸铁的组织结构和力学性能，同时提高其磨料磨损性能。
高铬铸铁在腐蚀介质中的抗磨损特性
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在 腐蚀介质 中的抗磨损特性
张茂勋 １ 中甫 ｚ ， 郑 ， 何福善
（． １ 福州大学 铸造研究所 ， 福建 福州 ３ ０ ０ ；． ５０ ２ ２国电民权发 电有限公司 ， 河南 商丘 ４６２ ） ７ ８ １
摘要 ： 研究了不同 （ 量和 （ ｒ量的高铬铸铁分别在 ５ Ｎ Ｏ 自来水和人工海水介质中的抗腐蚀磨损性能 。结果 ｃ） ｃ） ％ ａ Ｈ、
ｗｉｈ ｖ ｒａｉｎ ｏ ａ ｂ ｎ ｎ ｈ ｏ ｉ ｔ ａ ｉｔｏ ｆｃ ｒ ｏ ａ ｄ ｃ ｒ ｍ ｕｍ ｏ ｔ ｎ ｓ ｈ ｏ ｏ ｉ ｃ ｎ ｅ ｔ；ｔ ｅ ｃ ｒ ｓｏｎ ｗｅａ ｆｈｉ ａ ｔｉｏ ｎ ｔｐ ｗａ ｅ ｎ ｒ ａ ｅ ｗｈ ｎ ｉｓｃ ｒ ｏ ｒｏ －Ｃｒｃ ｓ ｒ ｎ ｉ ａ ｔｒ ｉｃ ｅ ｓ ｄ ｅ ｔ ａ ｂ ｎ
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中图 分类 号 ：Ｇ ５ Ｔ ２７ 文 献 标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ３ ８４ （ ０ ０ ０ — ０４ ０ １０ — ３ ５ ２ １ ）３ ０ ３ — ３
铸铁刹车盘_毂材料摩擦磨损特性研究
(a) 速度与摩擦系数波动范围的关系
(b) 接触压力与摩擦系数波动范围的关系 图 3 速度 、接触压力对摩擦系数波动范围的影响
(b) 接触压力与摩擦系数达到最大值的时间的关系 图 4 不同速度 、接触压力下摩擦系数达到最大值的时间
摩擦系数达到最大值的时间随接触压力的变化规律 性不明显 ,随速度增加而迅速降低. 灰铁在任何情况 下 ,其摩擦系数达到最大值所需的时间最长 ,蠕铁和 球铁在高速 、高接触压力条件下相近 , 相比较而言 , 蠕铁摩擦系数达到最大值所需的时间最短. 这说明 蠕铁的制动效能在制动初始发挥得更为充分.
作为一对摩擦副 , 不仅要求盘试样材料的耐磨 性能好 ,而且要求对配副方造成的磨损小. 图 6 为试 验中测得的不同石墨形态铸铁盘试样和与之配副的
第 5 期 陈 跃 ,等 :铸铁刹车盘/ 毂材料摩擦磨损特性研究
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(a) 速度与磨损率的关系
(a) 盘试样平均磨损率
试验中 ,将镍铬Ο镍硅热电偶置于盘块试样刚脱 离接触的盘试样表面 ,与旋转的盘试样保持接触 ,用 自动平衡记录仪记录测得的热电势 ,然后换算成温 度值.
2 试验结果与分析
2. 1 摩擦特性 图 2 为 3 种不同石墨形态铸铁材料在不同速度
v 、不同接触压力 N 下平均摩擦系数μ 的变化规 律. 由图可见 ,随着速度 、接触压力的增加 ,材料的摩 擦系数降低 , 3 种铸铁材料的摩擦系数从大到小依 次为灰铁 、蠕铁 、球铁 , 但在高速 、高接触压力条件 下 ,蠕铁的摩擦系数与灰铁相当.
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铸铁系耐磨材料
题目：高铬白口铸铁耐磨概述
院系：材料与化工学院
专业：金属材料工程
班级：
学号：
姓名：
摘要
高铬铸铁是白口铸铁中一类很重要的高合金白口铁，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，在矿山、冶金、建材和化工等行业仍得到广泛的应用。
其显微组织中存在着高硬度(1200HV～ 1800HV)的(Cr,Fe)7C3型共晶碳化物,且彼此孤立分布而不连成网状,因而具有较高的韧性。
采用高温淬火(即去稳处理)后回火和通过亚临界处理两种方法可以显著改善高铬白口铸铁的组织和使用性能,从而获得最佳的综合性能。
研究表明,含有大量残留奥氏体的铸态高铬白口铸铁通过亚临界处理可以使其中的残留奥氏体发生马氏体转变而使其硬化 [2～10] 。
与高温淬火相比,采用亚临界处理可以避免铸件畸变和开裂以及降低生产成本,因此对于大型铸件常采用亚临界处理。
关键词；高铬白口铸铁、制备工艺、热处理工艺、性能以及应用
1高铬白口铸铁
1.1高铬白口铸铁指含铬量在12%～28%之间的白口铸铁。
其共晶组织由M7C3型碳化物和奥氏体或其他转变产物所组成。
M7C3型碳化物呈六角形杆状以及板条状分布在基体当中，连续程度大为降低，碳化物对基体的破坏大大减小。
因而高铬白口铸铁的韧性优于低铬白口铸铁和大部分合金钢。
同时若把基体退火成珠光体后，还可以进行机械加工。
这种碳化物不但硬度很高，还赋予铸铁很高的强度，若以3mm直径的高铬白口铸铁试样作定向凝固，以使M7C3型碳化物规则排列，其抗拉强度可高达3100MPa。
1.2 高铬白口铸铁中各基体的显微硬度；铁素体70～200HV、珠光体300～460HV、奥氏体300～600HV、马氏体500～1000HV。
由其硬度可观马氏体的硬度最高，其磨料磨损抗性也最好所以一般希望得到马氏体。
例如；一种15Cr3Mo 高铬铸铁基体不同时磨损情况也不同。
如下表；
2高铬白口铸铁化学成分、组织
Cr 和C 是高铬白口铸铁中两种重要的合金元素。
Cr 和C 有助于增碳化物的数量，这将使得耐磨性能提高而韧性降低，Cr 增加碳化物数量的效果远比C 差，工艺上常用C 来调整碳化物数目。
碳化物数量可用下式估算；
碳化物含量（%）=12.33（C%）+0.55（Cr%）-15.2
另一方面铬与碳的比值Cr/C ，影响铸铁中M 7C 3型碳化物的相对数量，一般Cr/ C 大于5就能获得大部分的M 7C 3型碳化物；同时铬碳比越高，铸铁的淬透性也增加下图将表示铬碳比与工件最大淬透直径的关系。
多数高铬铸铁的含铬量13%~20%范围内，碳量在2.5%~3.3%范围内，其铬碳比大约为4~8。
图中可看不含其他元素的高铬铸铁，空淬能淬透的最大直径为20mm ，说明淬透性是很低的，要提高淬透性需要加入其他合金元素。
2000
1000 800 600 400
200
100 80 60
40
20
10
5
5
最大
直径m m Mo3.0% 2.5% 2.0% 1.5% 1.0% 0.5% 0% 3.0
5.0 7.0 9.0 Cr/C
生产中一般采用亚共晶高铬铸铁，共晶碳量在Cr15%时，约为3.6%，在Cr20%时，约为3.2%，在Cr25%时，则降为3.0%，高铬铸铁中常还含有钼、锰和铜，以提高淬透性。
由上图可以看出，钼元素具有明显提高淬透性作用，特别在钼含量较高的时候作用更加明显。
钼元素在各相中的分配如下；约有50%进入Mo2C 中，约有25%进入M7C3型碳化物中，溶入基体的钼量（%）=0.23（%Mo）-0.029 基体中的钼量大约占总含量的23%左右，这部分能直接起到提高淬透性的作用，钼对马氏体开始转变温度Ms影响不大，钼如能与铜锰联合使用则提高淬透性的效果会更好。
铜不溶于碳化物，完全溶于金属基体中，因此可以充分发挥它提高淬透性的作用，但铜降低Ms温度，会造成较多的残余奥氏体，且铜在奥氏体中的溶解度也不高，一般在2%左右。
锰既能进入碳化物又溶解于基体中，锰对稳定奥氏体很有效果，锰和钼联合使用时对提高淬透性非常有效，例如：C2.8%~3.1%、Si0.3%~0.7%、Cr12%~14%的高铬铸铁，用Mn3.6%只能淬透40mm，用Mo0.6% 只能淬透10mm，但同时用Mo0.6%和Mn3.6%，则能淬透150mm，由于Mn剧烈降低Ms温度，故一般控制在1.0 一下。
硅在铸铁中是降低淬透性的元素，因此一般控制在0.3%~0.8%之间。
3高铬铸铁的铸造工艺
高铬白口铸铁与其他白口铸铁类似，具有热导率低、收缩性大、塑性差、切削性能也差的特点。
在实际生活中，许多高铬铸铁件寿命短的原因，并不是因为金相组织不符合要求，往往是铸件内部存在缩松、气孔、夹杂等原因所造成的缺陷引起的。
白口铸铁的铸造工艺应结合铸钢和铸铁的特点。
充分不缩，其原则与铸钢件相同（采用冒口和冷铁，遵从顺序凝固，模型缩尺可取2%）,冒口尺寸按碳钢设计，浇注系统则按灰铸铁设计，但应吧各断面积增加20%~30%。
高铬铸铁脆性大，不宜用气割去除冒口，故设计时宜用侧冒口或易割冒口。
铸造工艺设计上应注意不让铸件的收缩受阻，以免造成开裂。
铸件在铸型中应充分冷却，然后在开箱，如确实需要在高温开箱，应迅速移入保温炉或保温材料中进行缓冷，不宜用冲天炉熔炼，因为铬的烧损太严重，且极易与碳化和，碳量也不易控制，高铬白口铸铁可以在任何电炉中融化，炉衬可以是碱性的、中性、酸性的。
炉料用废钢、低硅生铁、回炉料、中碳或高碳铬铁。
钼以钼铁或氧化钼加入，铜以电解铜加入。
铜和钼烧损小，而铬烧损大，约5%~15%，故需要最后加，炉料通常在全装料后融化，一般用不氧化法，感应炉中融化温度不必太高。
浇注温度不要太高，以避免收缩过大和粘砂，低温浇注也有利于细化树枝晶，
和共晶组织，浇注温度一般比液相线温度高55摄氏度。
4高铬白口铸铁的性能特点
高铬白口铸铁主要用于耐磨损的场合，其特点有；在铬量不变时，随碳量的增加，硬度增加，而断裂韧性降低，Cr/C低时，提高其值则改善碳化物型态时断裂韧性提高，；当Cr/C高时，在提高其值碳化物型态改变不大，只是提高了基体固溶强化的程度，使断裂韧度有所降低。
5高铬白口铸铁的应用
主要用于球磨机磨球，由于基体组织的三种状态，在水泥行业中，马氏体基体磨球应用最佳。
奥氏体基体磨球主要应用于湿磨工况。
珠光体基体的高铬铸铁，冲击疲劳伉力最高，一般在冲击较大的场合下使用。
还有球磨机中的衬板也可以采用高铬铸铁，也有很好的效果。
6对该材料的见解和展望
高铬白口铸铁指含铬量在12%～28%之间的白口铸铁高铬，是继普通白口铸铁、镍硬铸铁发展起来的第三代白口铸铁高铬白口铸铁含铬量大于12%，铬、碳含量比值介于4~8之间。
在这种条件下，高硬度的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中空六角形存在，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。
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。
希望在以后的研究中会有更多种类的合金化白口铸铁的出现，联合钼铬或者更能提高淬透性但不降低Ms的元素的出现，也希望耐磨高铬白口铸铁可以应用到更广的领域。