熔炼工艺对高铬铸铁性能的影响

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热处理工艺对低碳高铬铸铁性能的影响

［４］ＤｏｇａｎＯＮ，ＨａｗｋＪＡ，ＬａｉｒｄＧ．ＳｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＡｂｒａ－ｓｉｏｎＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＨｉｇｈＣｈｒｏｍｉｕｍＷｈｉｔｅＩｒｏｎｓ［Ｊ］．ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄＭａｔｅｒｉａｌＴｒａｎｓ，１９９７，２８Ａ：１３１５－１３２８．
［５］贺林，张长军，周卫星．高铬铸铁中碳化物相抗磨作用的 “尺寸效应”［Ｊ］．热加工工艺，１９９８（４）：１５－１８．
《热加工工艺》２００８年第３７卷第１１期
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随着热处理温度的提高，二次碳化物出现聚集和长大，较大的尺寸更有利于提高其显微切削抗力［５］，因而滑动式磨损率下降，耐磨性能提高。而二次碳化物的聚集和长大，使碳化物间距增加，从
而使基体对裂纹扩展的阻碍作用增强，提高材料的抗疲劳能力，故滚筒式磨损率又有所下降。在１０５０及１１００℃淬火时，共晶碳化物尖角处产生钝化，减少应力集中以及对基体割裂作用，从而提高材料的抗疲劳能力，磨损率下降，耐磨性能提高。
８．４０
６１．８
０．０２１７
６．７０
１１００
８．８２
５９．１
０．０１９８
６．３７
１１００ ℃时，硬度明显下降，低于９８０ ℃时的硬度；滑动式磨损条件下，随着热处理温度的提高，磨损率基本呈下降趋势，９８０ ℃时磨损率最大，１１００ ℃
时磨损率最小；滚动式磨损条件下，９８０ ℃时磨损率最大，１１００ ℃时磨损率最小。
ＭＡＯＸｉａｏｐｅｎｇ，ＦＡＮＧＸｕｆｅｎｇ
（ＧｕｏｄｉａｎＭｉｎｑｕａｎＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｑｉｕ４７６８００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌｏｗｃａｒｂｏｎｈｉｇｈｃｈｒｏｍｉｕｍｃａｓｔｉｒｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｅｓｔｉｎｇａｎｄｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓｆｌｕｃｔｕａｔｅｓａｌｉｔｔｌｅ，ｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｉｎｃｒｅａｓｅｓａｔｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄｔｈｅａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｌｏｗｃａｒｂｏｎｈｉｇｈｃｈｒｏｍｉｕｍｃａｓｔＩｒｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ

高韧性高铬铸铁衬板和ZGMn13高锰钢的区别研制与应用

高韧性高铬铸铁衬板和ZGMn13高锰钢的区别研制与应用据统计，我国每年消耗的金属耐磨材料约300万吨以上，其中仅冶金矿山消耗的衬板就达10万吨左右。

目前我国各类矿山磨机等选矿山用磨机等选矿设备中的衬板等易损件一般都采用ZGMn13高锰钢材质。

这类易损件在使用时要承受一定的冲击和磨料磨损，因此其材质应具良好的抗磨性能和一定的冲击韧性。

ZGMn13奥氏体高锰钢的冲击韧性很高（ak达200J/cm2），原始硬度不超过HB230，但在高的冲击负荷作用下，工作表面层能够产生硬化效应，其表面硬度可达HRC42-48，而中心仍保持优良的韧性。

但如果服役时冲击能量不够，奥氏体高锰钢表面冲击硬化效应不能充分产生，高锰钢表面达不到高硬度，则工体很快磨损。

同时高锰钢的屈服极限（δ0.2）较低（约为350Mpa左右），在使用中，尤其是使用前期工件易发生塑性变形。

另外球磨机衬板与研磨介质（如磨球）之间还存在一个硬度匹配问题，研磨介质硬度一般应高于衬板硬度HRC3左右较宜，但目前很多厂矿使用的低铬铸铁、高铬铸铁磨球的硬度大大高于高锰钢材板硬度。

高锰钢在低冲击负荷下的上述不足常常导致工件的韧性有余而耐磨性不够，磨损失效快，而且变形严重，致使工体寿命短。

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。

高铬铸铁的感应炉熔炼技术

0. 8 生铁应用低硅生铁 ,铬铁硅应低于 2 %
3 合理的加料顺序一般认为 : 铬的烧损比较大 ,约为 5 %～15 % ,
应在熔炼后期加入 ,我们认为 ,不能一概而论 ,要根据炉料的具体情况而定 ,特别是在没有回炉料或回
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炉料较少的情况下 ,一开始加入大量的废钢 ,由于钢的熔点较高 ,就使得熔炼状况比较恶劣 ,如果废钢的质量较差 ,熔炼就变得非常困难。根据感应炉的温度分布图 (图 1) ,我们采取的方法是 : 一开始在坩埚底部 ( Ⅳ区) ,放入部分铬铁 ,再放入全部生铁和回炉料 ,然后加入废钢及其余铬铁。这样可保证熔炼初期不出现过高温度 ,防止搭桥棚料 ,减少氧化。由于 28Cr 铸铁不加生铁 ,根据文献[ 3 ]介绍 ,铁水中铬含量在0. 3 %以下时不烧损 ,只有达到 1. 92 %时 ,铬的烧损才稍明显。因此 ,一开始放入铬铁的多少 ,应使熔化的铁水的铬含量以不超过 2 %为宜 ,这可基本保证开始熔化温度不超过 1450 ℃(原因后面还要谈到) 。钼铁熔点较高 , 含 Mo55 %的钼铁的熔点为 1750 ℃,正常熔炼时几乎不烧损 ,可在熔炼初期加入。
表 1 炉衬材料配比表 Tab. 1 Compound of lining %
炉衬性质
碱性
酸性
材料
镁砂
石英砂
12 目
25
20
配
40 目
20
15
70 目
10
15
比
140 目
20
20
200 目
25
30
112 配料的最佳成本高铬铸铁是一种高合金铸铁 ,其主要合金元素
是铬和钼。铬多以铬铁形式加入 ,铬铁又有高、中、低碳及微碳之分 ,由于其加入量大 ,采用不同的铬铁配料 ,成本相差很大。应在满足成分的前提下 ,以尽量多用高碳铬铁为宜 ,其次是中碳铬铁。因其铬铁价格随含碳量增高而递减。以常用的 15Cr 为例 : 用废钢 ,高碳铬铁及少量低硅生铁既可满足 C 和 Cr 成分的要求又可降低成本。对 28Cr 铸铁来讲 ,其含碳量一般在 2. 5 %～3. 0 %。由于铬量高达 28 % ,仅用高碳铬铁就唯以满足要求 ,高碳铬铁的含碳量通常在 8 %以上 ,含铬量为 65 %左右 ,即使用纯铁也无能为力。在这种情况下 ,可将中碳铬铁与高碳铬铁并用 ,以中碳铬铁用量最少为佳。表 2 是我校 150 kg 中频感应炉熔炼高铬铸铁的配料结果。需要说明的是 :钼通常以钼铁的形式加入 ,配料时应根据具体的铸件壁厚 ,在保证有足够淬透性的前提下 ,尽可能减低其用量 ,不要拘束于标准牌号 ,这样做对降低成本 ,稳定耐磨性都有利[2 ] 。

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(de)高铬铸铁,空淬能淬透(de)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(de)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(de)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(de)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0-1420℃）.高(de)浇注温度加重冒口下(de)缩孔,而且会造成浓密(de)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(de)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(de)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(de)热处理,获得高硬度(de)马氏体基体.16、高铬铸铁在热处理前(de)铸态基体组织取决于铸态冷却速度(de)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(de)混合物.：冷却速度进一步降低,可能获得珠光体基体(de)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(de)淬火温度940-970℃,Cr20高铬铸铁(de)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(de)高铬铸铁存在较大(de)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(de)高铬铸铁铸件应严格控制升温温度（≤50℃/h）,以免铸件开裂.有时采用阶梯式升温（在200℃、400℃、600℃停留2-3h）更为安全,在700℃以上升温可以适当加速.但不超过150℃/h.20、保温时间应视铸件壁厚、装炉量、状态和升温速度等因素综合考虑,以免由于部分铸件或铸件(de)心部因保温时间不足而出现淬不透.21、高铬铸铁出炉应进行脱氧处理.通常在炉中加0.5%锰铁进行预脱氧,在炉中加0.25%硅铁进行初脱氧,在包中加0.05%铝进行终脱氧.22、高铬铸铁在熔炼过程中温度控制在1450℃,最后快速升温控制在1480℃脱氧出炉.。

高铬铸铁的软化退火工艺

高铬铸铁的软化退火工艺高铬铸铁是一种具有高强度、高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性的铸造材料。

然而，由于其高铬含量，使得高铬铸铁的加工难度较大，同时也会影响其机械性能。

因此，对于高铬铸铁的软化退火工艺的研究具有重要的意义。

高铬铸铁的软化退火工艺主要包括两个方面：退火温度和退火时间。

退火温度是指高铬铸铁在退火过程中所达到的温度，而退火时间则是指高铬铸铁在退火过程中所保持的时间。

这两个因素的选择对于高铬铸铁的软化效果有着重要的影响。

首先，退火温度的选择是影响高铬铸铁软化效果的重要因素。

一般来说，高铬铸铁的退火温度应该在临界温度以下，以避免高铬铸铁的过度软化。

同时，退火温度也应该足够高，以确保高铬铸铁的晶粒得到充分的生长和再结晶。

一般来说，高铬铸铁的退火温度应该在700℃~800℃之间。

其次，退火时间的选择也是影响高铬铸铁软化效果的重要因素。

一般来说，高铬铸铁的退火时间应该足够长，以确保高铬铸铁的晶粒得到充分的生长和再结晶。

同时，退火时间也应该避免过长，以避免高铬铸铁的过度软化。

一般来说，高铬铸铁的退火时间应该在2小时~4小时之间。

在高铬铸铁的软化退火工艺中，还需要注意一些细节问题。

例如，在退火过程中需要保持高铬铸铁的表面清洁，以避免表面氧化和污染。

同时，在退火过程中需要保持高铬铸铁的温度均匀，以确保高铬铸铁的晶粒得到充分的生长和再结晶。

此外，在退火过程中还需要注意退火气氛的选择，以避免高铬铸铁的表面氧化和污染。

总之，高铬铸铁的软化退火工艺对于高铬铸铁的机械性能和加工性能具有重要的影响。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的退火温度和退火时间，并注意一些细节问题，以确保高铬铸铁的软化效果和机械性能得到最优化的提升。

高铬铸铁的熔炼

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。

热处理工艺对高铬铸铁组织和性能的影响

内蒙古工业大学学报JOURNAL OF INNER MONGOLIA第24卷　第3期UNIVERSITY OF T ECHNOLOGY Vol.24No.32005 文章编号:1001-5167(2005)03-0201-03热处理工艺对高铬铸铁组织和性能的影响X燕来生(内蒙古工业大学材料科学与工程学院,呼和浩特010051)摘要:本文研究了不同热处理工艺对高铬铸铁组织、力学性能和耐磨性的影响.结果表明,在980℃淬火,450℃回火,高铬铸铁具有优异的力学性能和耐磨性.关键词:高铬铸铁;热处理;耐磨性中图分类号:T G156.34 文献标识码:A0　引　言近年来,由于水泥、冶金、电力工业的迅速发展,对耐磨材料的数量和质量的要求不断提高.高铬白口铸铁作为耐磨材料应用较为广泛,力学性能较好.但随着对水泥粒度要求的提高,小尺寸的磨球和磨柱的用量增加,对韧性和耐磨性要求越来越高.但在铸态下高铬白口铸铁硬度偏低,韧性较差,冲击韧度≤3～5J/cm2,磨球和磨柱的硬度为HRC50～52,耐磨性不足,出现磨偏现象,并且使水泥的含铁量增加.目前,国内外的研究者应用各种手段力图通过改变碳化物的形态及分布以达到改善力学性能的目的,获得一定效果〔1,2〕.但主要的问题是在各种服役条件下,耐磨性和韧性不能达到很好的配合.为此,通过对高铬白口铸铁进行热处理,在改善碳化物形态的同时,细化基体组织,以达到在提高硬度、保证耐磨性的前提下,改善韧性的目的.1　试验方法实验用材料为配制的高铬铸铁,用20kg的酸性高频电炉熔炼,浇注成20mm×20mm×110mm无缺口的冲击试样;Á15mm×20mm的磨粒磨损试样,试样的化学成分(wt%)为:2.84C,11.70Cr,1. 30Si,0.55Mn,0.068S,0.129P.试样经不同工艺热处理后,用JB30A型冲击试验机测试冲击值,在PW-1型磨损试验机上进行磨损试验,用Neophot型卧式显微镜分析显微组织,在洛氏硬度计上测各种状态下的硬度.2　试验结果及分析2.1　热处理工艺对组织和力学性能的影响为了得到马氏体和要求的硬度,经试验选用980℃加热油淬为好,过高的淬火温度会使奥氏体的稳定性提高而增加残余奥氏体的含量.淬火后,经不同温度回火,测得回火温度与硬度、冲击韧度的关系见图1,由图1a可知,当回火温度低于450℃时,硬度变化平缓,表明在这一温度区间回火时,发生了马氏体分解,铬的碳化物的析出,残余奥氏体的分解较少.当回火温度超过450℃时,硬度急剧下降.X收稿日期:2005-03-23作者简介:燕来生(1945～),男,教授,内蒙古呼和浩特市人,主要从事化学热处理方面的研究工作.图1　回火温度对硬度和a k 的影响由图1b 可知,当回火温度低于450℃时,随回火温度升高,由于马氏体分解和碳化物析出的程度增加,内应力减少,使a k 值增加,当回火温度高于450℃时,随回火温度升高,残余奥氏体急剧下降〔3〕,逐渐分解彻底,因此在高于450℃时,使a k 值下降.图2为铸态组织,碳化物呈粗条状和网络状.图3为淬火回火后的组织,图3与图2对比,共晶碳化物明显减少,分布均匀.由于马氏体的分解,基体内有大量弥散分布的颗粒状碳化物析出.共晶碳化物的形貌发生了变化.网络状和条状碳化物破断,尖角变圆.这是由于淬火加热到较高温度,奥氏体溶解碳和图2　高铬铸铁铸态组织×400合金元素的能力增加,二次碳化物大量溶解,共晶碳化物部分溶解.碳化物厚度不均,曲率不同,与碳化物尖角毗邻的奥氏体碳浓度较高,与碳化物平直毗邻的奥氏体含碳量较低,从而引起碳的扩散,致使碳化物尖角溶解、平面析出而趋于圆滑.450℃回火后组织较细,碳化物形貌较好,这对改善韧性具有重要的作用.高于450℃时,发生了碳化物的聚集粗化,因此,在450℃回火时,出现a k 的峰值.a )200℃b)300℃c)450℃图3　不同温度回火后的组织×4002.2　热处理工艺对耐磨性的影响将高铬铸铁试样在磨粒磨损试验机上进行了4h 磨损试验,结果如图4所示.由图可见,随回火温度升高,失重减少,在450℃时,失重最少,高于450℃,失重增加.这是由于高铬铸铁的组织是由韧性的基体和硬质点组成,硬质点突出工作表面,承担着主要的抵抗磨损的任务,基体组织则对硬质点提供支撑和保护.因此,基体的硬度和强度对高铬铸铁组织的耐磨性具有重要作用.在低于450℃时,由于马氏体的分解,基体内有大量弥散分布的颗粒状碳化物析出,强度和硬度较高,使耐磨性提图4　回火温度对耐磨性的影响高.在高于450℃时,A 相发生回复再结晶,碳化物聚集长大,基体强度硬度下降,耐磨性降低.450℃回202内蒙古工业大学学报2005年火时,基体硬度在60HRC 附近,达到了强度与塑性韧度的最佳配合〔4〕,支撑和保护了硬质点碳化物,达到了耐磨性的峰值.铸态下的耐磨性较差.2.3　生产中应用内蒙古乌审旗耐磨材料厂生产的Á60mm 的磨球和Á15mm ×20mm 的柱体,应用该工艺处理,在西部某水泥厂进行了装机试验取得了较好的效果,耐磨性和韧性配合较好,原来铸态下使用寿命为20d .经980℃淬火,450℃回火后,使用寿命达到三个月,使用寿命为铸态的4倍,未出现磨偏和碎裂现象.3　结　论3.1　高铬铸铁经热处理后,改善了基体的组织和碳化物的形貌,提高了高铬铸铁的强韧性和耐磨性.3.2　高铬铸铁经980℃淬火,450℃回火后,冲击韧度与耐磨性达到了较好的配合,满足了磨球和柱体对冲击韧度与耐磨性的要求,使用寿命为铸态4倍.参考文献:[1]　苏应龙,张学昆.高铬抗磨铸铁韧性的提高[J ].现代铸铁,2000(4):56～59.[2]　随福楼,于淑敏.低合金白口铸铁的强韧化研究[J ].材料热处理学报,2001,(2):66～69.[3]　符寒光.回火工艺对高铬铸铁组织和性能的影响[J].金属热处理,1994,(12):7～9.[4]　燕来生.提高渗碳钢多冲接触疲劳抗力的研究[J].金属热处理学报,2000,21(4):52～56.EFFECT S OF DIFFERENT HEAT T REATMENT PROCESSESON STRU CTURE AND PROPERT IESOF RICH CHROMIUM CAST IRONYAN Lai -sheng(School of Materia ls Science and E ngineering ,I nner Mongolia Univer sity o f Technology ,H uhhot 010051,PRC ) Abstr act :A study is made on the effects of different heat treatment pr ocesses on the structure,mechanical properties and wear resistance of the rich chromium cast iron.Result show that,after quenching at 980℃and tempering at 450℃,the rich chr omium cast iron exhibits excellent mechanical pr operties and wear resistance.Keywords :rich chromium cast iron;heat tr eatment;wear resistance 203第3期燕来生　热处理工艺对高铬铸铁组织和性能的影响。

Cr 27高铬铸铁生产工艺的实验研究

Cr 27高铬铸铁生产工艺的实验研究由于一些特种泵工作条件恶劣，承受磨损和腐蚀等多种作用，国外生产企业多采用含Cr23%~30%的高铬铸铁提高耐磨件使用寿命，如英国用含Cg25%高铬铸铁生产杂质泵，挖掘海底沙石，寿命可达2年。

国内某些生产厂家采用含铬26%~28%的高铬铸铁生产特种泵铸件，取得一定效果，但在实际应用中存在使用寿命低、质量不稳定、加工困难等问题，本文对含铬26%~28%高铬铸铁的熔炼及热处理工艺进行了实验研究，选定了合金的成分及生产工艺。

1金成分的选定碳和铬，碳是提高合金硬度的主加元素，提高含碳量能增加碳化物数量，效果比提高铬量更显著，但降低铸件韧性。

由于特种泵铸件受冲击载荷较小，应选择高碳，合金含碳量可选定为2.5%~3.5%。

铬是高铬铸铁的主加元素，特种泵主要为耐腐蚀磨损，考虑耐蚀性的影响，含铬量定为26%~28%，Cr/C为8~10。

根据经验公式，基体中含铬量为cr%=1.95Cr/-2.47，合金基体的平均含铬量在14%左右，大于11.7%，具有很好的抗蚀性。

碳、铬、和碳化物之间有如下关系：碳化物%=12.33%C+0.55%Cr-15.2%。

合金中碳化物的数量为30%~35%，具有优良的抗磨性能。

铬大部分形成合金碳化物，因合金淬透性很差，须加入其它合金元素来改善。

钼，钼的主要作用是提高合金淬透性，钼降低Ms点的作用不大。

当钼和铜联合使用时，提高淬透性更明显。

含钼量控制在1.5~3.0%。

镍，镍为非碳化物形成元素，全部溶于奥氏体，使Ms点明显降低。

含镍量宜控制在低于2.0%。

硅，硅可由合金炉料带入及以脱氧剂形式加入。

硅可提高Ms点，但降低合金淬透性。

硅固溶于基体中增加铸铁脆性，含硅量可控制在0.50%~1.0%。

锰，锰能提高合金淬透性，但强烈降低Ms点，使残余奥氏体明显增加，硬度下降。

同时，在使用过程中，由于残余奥氏体转变为马氏体，发生体积膨胀引起铸件开裂。

含锰量应控制在0.5%~1.5%。

热处理工艺对高铬铸铁组织及性能的影响

车辆工程技术158机械电子随着世界工业化水平的不断提升，所采用的耐磨材料也进行了更新换代，由过去的白口铸铁、镍硬铸铁以及高锰钢铸铁逐步过度到铬系白口铸铁。

近年来，工业生产对铸铁工艺提出了越来越高的要求，使铸铁技术面临巨大的发展压力。

国内外众多专业技术人员对铬系白口铸铁做了深入研究，并根据有关的热处理工艺，实现了材料性能的持续提升。

铬系白口铸铁当前在矿山施工与物料粉碎等方面能够发挥重要作用，可以成功替代低合金钢、耐磨锻钢以及中锰球铁等材质，广泛应用于生产鄂板、磨球等部件。

高校研究院根据液液、固液等材料复合工艺，把铬系白口铸铁和多种合金材料进行了完美的符合，使铬系白口铸铁所具有的良好耐磨性能得到了充分发挥，进一步降低了工业生产对材料韧性方面的要求。

在铬系白口铸铁中，热处理技术与铬碳比是影响其性能的关键因素。

所以对铬元素的化学与物理作用进行研究，并结合热处理工艺进一步发挥铬元素的作用显得非常重要。

本文主要采用改变铬含量的技术处理手段，通过中频炉设备充分熔炼高铬铸铁，利用中频炉设备进行调控、物理浇注等操作，对热处理工艺对高铬铸铁组织及性能的影响进行了整体分析。

1　实验材料与方法为了使高铬铸铁突出的力学性能得到充分保留，一般结合铁碳相图选择亚共晶成分，目的就是确保加工材料的韧性符合生产需要，实验成分中的Cr检测指标各为12%、14%、16%，其中C含量为2.9%～3.3%。

本次实验所选用的设备为GW系列中频无铁芯感应电炉，在完成熔炼技术处理后，把最后的试样置于SX2系列箱式热反应器内完成热处理操作。

通过HR系列洛氏硬度计测试生产材料自身的宏观硬度，利用ZBC系列全自动金属摆锤冲击试验机检测来获取实际冲击韧性值，最后利用光学电子显微镜观察生产材料中的显微组织。

2　实验结果及分析2.1　高铬铸铁中的微观组织高铬铸铁所具有的铸态组织结合冷却与加热条件的差异，能够形成多种形态的产物，本次试验中，Cr12高铬铸铁所形成的铸态组织是碳化物+初生奥氏体，碳化物包含两种，即共晶碳化物与块状M7C3型，每一共晶团中所包含的碳化物均呈菊花瓣状，相邻之间隔有基体组织；Cr14高铬铸铁所形成的铸态组织是碳化物+奥氏体，碳化物为M7C3型；Cr16高铬铸铁所形成的铸态组织是碳化物+奥氏体基体，碳化物为M7C3型。

炉料及熔炼时间对铸铁强度的影响

成份及其处理效果也有一定的影响。表3牌号炉号来自强度延伸硬度C
Si
CE
QT400-18 0902C#2-1 429 14.61 147
3.89 2.03 4.57
QT400-18 0912C#1-1 455 15.26 143
3.74 2.19 4.47
QT400-18 0925C#1-2 447 15.87 149
222
2.98
1.84
3.59
这里统计的是试棒,试棒的形状,结构和壁厚都是一样的,所以,冷却速度这里不作详述,值
得一提的是,我们每一天第一炉试棒强度不管是 HT250 或是 HT300,一般都有较高强度.第一根试棒,砂型比是冷的,铁水浇入后,冷却速度自然也会快些,缩短了石墨析出时间,细小石墨减小
了对基体的割裂作用,有利于促进高强度.
硬度
C
Si
CE
HT275 0918D#5-1 269
213
3.03
1.8
3.63
HT300 0827B#2-1 274
224
2.95
1.75
3.53
HT300 0911A#4-1 272
225
2.89
1.76
3.48
HT300 0913B#2-1 278
230
2.88
1.7
3.45
HT300 0916A#4-1 287
后来改比 HT250 少加 10KG，作为成份调整后补入，因为后边的加入可以看作是出炉前作促
进石墨化处理。据资料上说，国外用的是碳化硅作为出炉前的石墨化处理剂，而且得到了良
好的效果。但由目前来看，用硅铁作为出炉前促进石墨化处理，也能满足我们 HT300 的技术要求。

碳、铬含量及热处理工艺对高铬铸铁组织及力学性能影响

２８０ ℃，保温１ｈ后空冷。该优化条件下铸态高铬铸铁硬度为６０．３ＨＲＣ，冲击韧度为８．ＯＪ／ｃｍ。，热
处理后高铬铸铁的硬度为６１．２ＨＲＣ，冲击韧度为７．８Ｊ／ｃｍ。。关键词：高铬铸铁；Ｃ、Ｃｒ元素；热处理；组织及力学性能
１．２热处理参数的选０ — １３高温箱形电阻炉对试样进行热处理。根据高铬铸铁相图并参考热处理工艺，本试验
选取淬火温度分别为９ｇｏ１９１ｏ￣ｔｏ？ｃ，保温１ｌ小时后，在空气中冷却；回火温度分别为２８０ ℃，
其力学性能。结果表明：铸态高铬铸铁以奥氏体相为主，淬火＋回火后基体主要以马氏体为主，马氏体中析出细小的二次碳化物颗粒，导致高铬铸铁的硬度升高，冲击韧度略有降低。试验高铬铸铁力学性能较优工艺为：Ｃ一２．７，ｃｒ一１８；淬火温度为９６０ ℃，保温１ｈ后空冷；回火温度为
的影响，优化了主要合金成分及热处理工艺参数。采用光学显微镜（ＯＭ）、Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、
扫描电镜（ＳＥＭ）、能谱分析仪（ＥＤＳ）表征了热处理前后试验高铬铸铁微观组织与成分，并测试了
影响，目前主要通过变质处理和热处理两个途径来提高高铬铸铁的性能［５］。利用消失模铸造方法获得

高铬铸铁产生缩孔缩松的原因

高铬铸铁产生缩孔缩松的原因以高铬铸铁产生缩孔缩松的原因为题，我们首先需要了解高铬铸铁的特点和制造过程。

高铬铸铁是一种常用的铸造材料，具有高硬度、高耐磨性和良好的抗腐蚀性能。

然而，在高铬铸铁的制造过程中，常常会出现缩孔和缩松等缺陷，影响其性能和使用寿命。

缩孔是指高铬铸铁中出现的孔洞或气泡，而缩松则是指铸件内部存在未完全凝固的区域。

这些缺陷的形成与高铬铸铁的化学成分、冷却速度、浇注工艺和熔炼工艺等因素有关。

高铬铸铁中的主要合金元素是铬，其含量通常在12%以上。

铬的加入可以提高铸铁的硬度和耐磨性，但同时也增加了铸铁的凝固收缩。

当铸件凝固时，铬元素会聚集在凝固面附近，形成较大的晶粒，这些晶粒会产生很大的内应力，导致铸件出现缩孔和缩松。

高铬铸铁的冷却速度也会影响缩孔和缩松的形成。

冷却速度过快会导致铸件凝固不完全，形成缩松。

而冷却速度过慢则会使铸件内部的气体无法及时排出，形成缩孔。

因此，合理控制冷却速度是避免缩孔缩松的重要措施之一。

浇注工艺的合理性也对缩孔缩松的发生有重要影响。

浇注温度过高或过低、浇注速度过快或过慢都会增加缩孔和缩松的概率。

因此，在实际生产中，需要根据具体情况选择合适的浇注工艺参数，以确保铸件的质量。

高铬铸铁的熔炼工艺也会对缩孔缩松产生影响。

熔炼过程中，如果炉温不够高或炉内渣含量过高，会导致铸件中的气体和夹杂物无法充分排除，从而产生缩孔和缩松。

因此，熔炼工艺的优化和控制也是避免缺陷的重要环节。

高铬铸铁产生缩孔缩松的原因主要包括铸铁化学成分、冷却速度、浇注工艺和熔炼工艺等因素。

为了避免这些缺陷的产生，我们需要合理控制铸铁的化学成分、优化冷却速度、选择合适的浇注工艺和熔炼工艺。

同时，在生产过程中严格执行各项工艺规范，进行严格的质量控制和检测，以确保高铬铸铁的质量和性能。

高铬铸铁的强韧化

１影响高铬铸铁韧性的因素
影响高铬铸铁韧性的因素包括：晶粒度、夹杂物以及碳化物的形态。文献［１］指出，选择最佳的淬火温度、获得较细的晶粒可显著地提高高铬铸铁的断裂韧性ＫＩＣ。１．１夹杂物对韧性的影响
冶金品质差时，铁液中含有较高的Ｎ、Ｏ和Ｓ，形成氮化物、氧化物和硫化物等夹杂物。由于夹杂物大
高铬铸铁在熔炼过程中浇注系统可采用半封闭
式浇注系统，并在横浇道加设集渣包或加置过滤网使铁液平稳地流入型腔。内浇道尽量采用底注式或阶梯式，防止铁液在浇注过程中产生二次氧化。２．５．２定向散热铸造
将一定温度的高温铸型置于水冷铝板之上，然后浇入高温铁水，造成型腔内铁水单向散热加快，从而得到碳化物呈纤维状定向排列的凝固铸件。这种高铬铸铁衬板铸件的碳化物以纤维状定向排列且垂直于摩擦面分布，在磨削时，这种碳化物形成骨架，全部凸起并覆盖于摩擦表面。这种铸件与砂型铸件相比，其耐磨性和冲击韧性都较好［１５］。２．５．３铸造过程的清理顺序
摘要：在高铬铸铁的铸造过程中运用适当的工艺方法能够极大地改善材料的韧性。但不同的处理方法对高铬铸
铁韧化所起的作用也是不同的。笔者系统地分析影响高铬铸铁韧性的因素和各种工艺方法对高铬铸铁韧化的作用
原理，并指出提高高铬铸铁材料韧性的努力方向。
关键词：高铬铸铁；工艺方法；韧化
中图分类号：ＴＧ１４３．４
第２１卷第３期２００７年９月
江西有色金属
ＪｉａｎｇｘｉＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓ
文章编号：１００５－２７１２（２００７）０３－００２６－０４
高铬铸铁的强韧化探讨
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．３Ｓｅｐ．２００７
刘洋，李爱农
（武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉４３００７０）

熔炼分析技术在提高铸铁质量方面的作用

热分析技术在提高铸铁质量方面的作用天津汇丰探测装备有限公司马建华概述:铁水质量的热分析技术源于金属学中的相图理论，在发达国家早已广泛用于炉前铁水的检测和控制，是先进铸造技术中不可缺少的检测手段，在高质量铸件的生产中发挥着重要的作用。

随着我们对热分析技术的了解，能够改变我们以往仅依赖成分分析进行材质控制的初级状态。

可以使我们对活性成分的概念、型核物质的作用、消除铸造缺陷的机理从理念上发生质的飞跃。

为了使大家能够掌握热分析技术的优势，正确使用热分析解决生产中具体的质量问题，普遍提高我国的铸件材质水平和参与国际市场竞争的能力。

在此依个人之浅见就热分析技术在提高铸铁质量方面的作用，向大家做一个介绍。

一、热分析测量的原理对铁水质量进行热分析时取铁水浇入样杯，在样杯特定的散热条件下，热分析仪首先记录下样杯内铁水的凝固温度曲线。

通过对凝固温度曲线的解析，找出铁水凝固过程的各种相变特征参数。

将相变特征参数值带入与凝固组织建立的数学模型后，即可以计算出决定铁水凝固组织的重要控制参数。

以白口化铁水的凝固过程（上图中的红色曲线）为例，说明凝固温度曲线与相图的对应关系：取原铁水浇入加有强制白口化成分的样杯。

热分析仪记录了样杯内白口化铁水的凝固温度曲线，如下图所示：凝固温度曲线与相图的关系图凝固温度曲线的第一个平台是铁水降温到液相线时，生成的固体相释放结晶潜热，维持样杯散热产生的恒温平台。

我们将这个平台温度称做：初晶温度（TL）。

随后铁水进行的是选择结晶过程，选择结晶中释放的结晶潜热不足以维持样杯的散热，温度曲线呈缓慢下降的趋势。

选择结晶剩余的铁水到达共晶成份时，开始共晶凝固。

剩余铁水在共晶凝固中释放出大量的结晶潜热，直至全部铁水完全凝固，维持了一个更长的的恒温平台。

我们称这个温度平台为:共晶温度（TE）。

以上就是白口化铁水的凝固温度曲线与相图的对应关系。

从上图可见：我们通过分析铁水的凝固温度曲线，就可以捕捉到相变温度特征值。

热处理工艺对Cr26型高铬铸铁组织和性能的影响

铁由于高的铬含量使得基体中存在着不连续分布的ＭＣ，和Ｍ：Ｃ两种碳化物，其中ＭＣ硬度很高＿２＿。当铸铁中的铬含量足够高时，在铸态下就能形成马氏体组织，对于少量使用要求不高的铸件可以直接使用。但大部分铸件仍然需要通过热处理来降低残余奥氏体的含量，同时改善碳化物的分布状态，使铸件达到使用性能¨ ３＿６］。高铬铸铁凝固后基体组织为：铬浓度较高，碳处于过饱和状态，存在大量残留奥氏体及珠光体等。
ＳＨＩＬｅｉ－ＺＨＡＮＧＦｅｎｇ。ｙｉｎｇ
（ＴａｎｇｓｈａｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｔａｎｇｓｈａｎ４５３０００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）
ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅａｎｄｃａｒｂｉｄｅｓ．Ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｃａｎｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｕｓｔｅｎｉｔｅｔｏｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ，ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｍａｉｎｌｙｉｓｍａｔｅｒｎｓｉｔｅａｎｄｃａｒｂｉｄｅａｆｔｅｒｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｈｉｇｈｃｈｒｏｍｉｕｍｃａｓｔ

高温熔炼技术进步促进冶金产业升级

高温熔炼技术进步促进冶金产业升级高温熔炼技术作为冶金工业的核心环节，对金属材料的质量、生产效率及环境保护具有深远影响。

随着科技的不断进步，高温熔炼技术的革新正在推动全球冶金产业经历一场前所未有的转型升级。

本文将从六个方面探讨高温熔炼技术的进步如何促进冶金产业升级。

一、能效提升与节能减排随着全球对节能减排目标的日益重视，提高能效成为了冶金行业发展的关键。

先进的高温熔炼技术，如电弧炉(EAF)的智能化控制、氧气顶吹转炉(LD)的高效吹炼技术，显著提升了熔炼过程的能量利用率。

这些技术通过精确控制燃烧条件和反应速率，减少了无用热损失，同时降低了燃料消耗和温室气体排放。

例如，余热回收系统和废气回收发电技术的应用，不仅实现了能量的循环利用，也为企业带来了经济效益，促进了冶金行业的绿色转型。

二、材料创新与质量优化高温熔炼技术的进步促进了新材料的开发和传统材料性能的提升。

利用更加精准的温度控制和成分调节技术，可以精确控制熔炼过程中元素的配比和熔合，生产出具有特殊性能的合金材料。

例如，高性能钢铁、耐热合金、轻质高强度铝材等，广泛应用于航空航天、汽车制造、新能源等领域，推动了相关产业的技术进步和产品升级。

三、自动化与智能化改造现代信息技术与制造业的深度融合，使高温熔炼过程的自动化和智能化成为可能。

智能传感器、大数据分析、算法的应用，让熔炼过程的监控更加精准，能够实时调整工艺参数，预防异常情况发生，大幅提高了生产效率和产品质量。

自动化生产线的引入减少了人工操作，降低了劳动强度和安全事故风险，同时提升了作业精度和连续生产能力，为冶金行业带来了革命性的变化。

四、环境保护与资源循环利用在资源日益紧张和环保压力增大的背景下，高温熔炼技术的发展注重资源的高效利用和循环再生。

通过高效的废弃物回收处理技术，如直接还原铁(DRI)工艺和城市矿产回收技术，将废钢、废铝等废弃物转化为宝贵的原材料，减少了对原生矿石的依赖。

同时，先进的烟气净化和废水处理技术，确保了生产过程中的污染物得到有效控制，符合严格的环保标准，促进了冶金产业的可持续发展。

熔剂选择在炼铁工艺中的关键作用及优化方法

熔剂选择在炼铁工艺中的关键作用及优化方法在炼铁工艺中，熔剂选择起着关键的作用，可以影响到炼铁过程的效率和质量。

本文将探讨熔剂选择在炼铁工艺中的关键作用，并提出一些优化方法。

一、熔剂在炼铁工艺中的关键作用熔剂是指在冶金反应中加入的物质，主要用于溶解或稀释固态物质，调节炉温和炉内气氛。

熔剂在炼铁工艺中发挥着如下关键作用：1. 降低炉温：熔剂的主要作用之一是降低炉温，使炼铁过程中所需的温度范围能够得到满足。

通过合理选择熔剂，可以减少能源消耗，提高炼铁过程的效率。

2. 调节炉内气氛：熔剂还可以通过调节炉内气氛来影响冶金反应的进行。

例如，在炼铁过程中，需要控制炉内氧气含量，以使铁矿石还原反应正常进行。

合适选择熔剂可以调节炉内气氛，提供合适的还原条件，促进反应的进行。

3. 去除杂质：熔剂还可以通过溶解或吸附的方式，帮助去除炼铁过程中的杂质。

例如，在铁矿石中含有硫、磷等杂质，选择合适的熔剂可以使这些杂质溶解或吸附于熔剂中，从而减少在铁水中的含量。

二、熔剂选择的优化方法为了充分发挥熔剂在炼铁工艺中的作用，需要选择合适的熔剂，并采取优化方法进行改进。

下面是一些常用的优化方法：1. 考虑炉型和炼铁工艺：选择熔剂时，需要充分考虑炉型和炼铁工艺的特点。

根据不同的炉型和炼铁工艺，选择具有适合特点的熔剂。

例如，在高炉炼铁中，可选择高温高碱度熔剂，以满足高炉炼铁的要求。

2. 考虑熔剂的化学性质：熔剂的化学性质对炼铁过程有着直接的影响。

需要考虑熔剂的融点、比重、粘度等物理性质，以及溶解度、化学反应性等化学性质。

选择熔剂时，需要根据这些性质进行综合评估，选择合适的熔剂。

3. 考虑成本和环境影响：除了技术条件，经济和环境因素也是选择熔剂的重要考虑因素。

需要综合考虑熔剂的成本、可用性以及对环境的影响。

选择经济性好、环境友好的熔剂，可以降低生产成本，减少对环境的影响。

4. 不断改进和创新：熔剂选择是一个动态过程，需要不断改进和创新。

随着炼铁技术的不断发展，新型的熔剂不断涌现。

高铬铸铁熔炼工艺要求

高铬铸铁熔炼工艺要求(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。

高铬铸铁生产工艺要点(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) 。