高铬铸铁金相组织
高铬耐蚀铸铁
高铬耐蚀铸铁
成分组织和性能
高铬耐蚀铸铁中铬的质量分数为20-36%，在氧化性腐蚀介质中，其表面能生成一层很薄（约10nm）且附着紧密的氧化膜，从而大大提高了耐腐蚀性。高铬耐蚀铸铁属于白口铸铁，其硬度较高，因此不但耐蚀性好，还有优异的抗固液两相流冲蚀磨损性能，其耐热性也很好。
高铬耐蚀铸铁的金相组织为合金基体上较均匀分布着碳化物，基体可以是铁素体、奥氏体或铁素体＋奥氏体混合基体。当合金含碳量较低（＜1.3%C），且奥氏体稳定元素镍、铜、氮含量很少时，基体为铁素体；当含碳量较高，或含一定量奥氏体稳定化合金元素时，基体为奥氏体，或奥氏体加铁素体混合基体。高铬耐蚀铸铁的化学成分和力学性能分别见表
高铬耐蚀铸铁的碳化物数量取决于其化学成分，主要与碳、硅和铬有关。碳、硅、铬量高，碳化物数量多，碳增加碳化物的作用最大，硅的作用是碳的1/4，铬的作用是碳的1/30。碳化物主要是凝固过程中形成的共晶碳化物。
高铬耐蚀铸铁中的碳化物的耐蚀性优于基体，提高耐蚀性的关键是提高基体的耐蚀性，而基体的耐蚀性主要取决于其含铬量。
高铬耐蚀铸铁中加入钼、镍和铜可进一步增加耐蚀性，特别是在酸性介质中的耐蚀性。但随镍和铜加入量增加，铸铁基体由铁素体变为奥氏体，耐相间腐蚀（与晶间腐蚀现象一致）性能下降。
铁素体高铬耐蚀铸铁很脆，含铬量越高，脆性越大。奥氏体基体的高铬耐蚀铸铁，如-". 合金，有较高的力学性能，强韧性优于普通灰铸铁。
同普通的高铬抗磨铸铁相比，高铬耐蚀铸铁的碳含量低，铬含量高，因而其流动性更差，铁液氧化倾向更大，收缩和热裂倾向也更大。
17不同处理态高铬铸铁的组织与性能
不同处理态高铬铸铁的组织与性能①
徐国富,尹志民
(中南工业大学材料科学与工程系,湖南长沙410083)
摘 要:借助X射线仪、金相显微镜、扫描电镜及硬度仪等,研究了不同处理态高铬铸铁的组织与性能。结果
表明:高铬铸铁的性能与不同状态下的组织结构具有良好的对应关系;中温短时回火可改善材料的使用性能。
关键词:高铬铸铁;组织与性能;合金淬火
磨损是造成机械零件失效的主要原因之一。统计
资料表明:在失效的机械零件中,大约有75%～80%
是属于磨损。供给机器的能量大约有30%～50%消
耗于摩擦和磨损过程中[1]。仅对我国冶金、煤炭、电
力、建筑材料、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100万t以上,再考虑因更换设备而降低的生产效
率,1年所浪费的资金估计可高达30亿元[2]。因此,
研究磨损机理及研制抗磨材料在国民经济上具有很重
要的意义。
高铬铸铁是目前应用比较普遍的抗磨材料,它在
不同的热处理态下,组织结构不同,因而其性能也有不
同。而热处理一般只改变基体的组织和结构,对碳化
物的影响不大。因此,本文研究的重点就放在基体组
织与性能的关系上,同时,对合金淬火后的回火制度进
行了摸索。
1 材料与实验方法
111 试验用合金的化学成分
试验用合金的化学成分为:w(C)=216%～219%;w(Cr)=18%～21%;w(P)<0106%;w(Mn)= 015%～115%;w(M o)=114%～210%;w(S)< 0105%;w(Cu)=015%～112%;w(Si)≤110%
常见金相组织图片
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纤 维 状 断 口
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•缺陷（气孔）
皮下气孔
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内部气孔
•缺陷（一般疏松）
一般疏松
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• 缺陷（中心疏松）
中心疏松
➢ 铸铁组织 ➢ 碳钢平衡组织 ➢ 结构钢金相检验 ➢ 工具钢和轴承钢金相检验 ➢ 不锈钢和耐热钢金相检验 ➢ 有色金属金相检验 ➢ 断口缺陷
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• 铸铁（灰铸铁）
P基体+G片
P+F基体+G片
F基体 +G片
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• 铸铁（灰铸铁中的磷共晶）
大型铸件： G片+P+磷共晶（花斑状）
• 结构钢的组织（纤维组织 . 彩）
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• 结构钢的组织（纤维组织）
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• 结构钢的组织(退火与正火组织）
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• 结构钢的组织(回火索氏体）
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• 结构钢的组织（夹杂物）
常见金相组织图片
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• 工具钢（球化）
铸铁的金相组织图
灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁
片状石墨（未浸蚀）团絮状石墨（未浸蚀）球状石墨（未浸蚀）蠕虫状石墨（未浸蚀）放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁
F基＋片状石墨（F＋P）基＋片状石墨P基＋片状石墨
放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
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可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁F基＋团絮状石墨P基＋团絮状石墨F基＋球状石墨放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
球墨铸铁球墨铸铁高磷铸铁
（F＋P）基＋球状石墨P基＋球状石墨P基＋片状石墨＋磷共晶放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
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铸铁的金相组织图
灰口铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁
片状石墨（未浸蚀） 团絮状石墨（未浸蚀） 球状石墨（未浸蚀） 蠕虫状石墨（未浸蚀） 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
灰口铸铁 灰口铸铁 灰口铸铁
F 基＋片状石墨 （F ＋P ）基＋片状石墨 P 基＋片状石墨
放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
可锻铸铁
可锻铸铁 球墨铸铁 F 基＋团絮状石墨
P 基＋团絮状石墨 F 基＋球状石墨 放大倍数400×
放大倍数400× 放大倍数400×
球墨铸铁
球墨铸铁 高磷铸铁 （F ＋P ）基＋球状石墨
P 基＋球状石墨 P 基＋片状石墨＋磷共晶 放大倍数400× 放大倍数400× 放大倍数400×
碳在高铬铸铁中的作用
碳在高铬铸铁中的作用
高铬铸铁是一种高合金耐磨铸铁，其中含有较高的铬元素，以提高其耐磨性和耐腐蚀性。碳在高铬铸铁中起到以下几个重要作用：
1. 形成碳化物：高铬铸铁中的碳与铬可以形成一系列的碳化物，如 Cr7C3、Cr23C6 等。这些碳化物具有高硬度和良好的耐磨性，能够增强铸铁的耐磨性能。
2. 提高硬度和强度：碳是形成高铬铸铁中的马氏体和奥氏体组织的重要元素之一。适量的碳可以提高铸铁的硬度和强度，使其具有更好的耐磨性和抗冲击性能。
3. 控制金相组织：碳的含量和存在形式对高铬铸铁的金相组织有重要影响。通过控制碳含量和碳化物的形态，可以调整高铬铸铁的金相组织，如使其形成珠光体、马氏体或奥氏体等，以满足不同工况下的使用要求。
4. 改善铸造性能：适量的碳可以提高高铬铸铁的流动性，改善铸造性能。同时，碳还可以与其他合金元素形成复杂的碳化物，有助于提高铸铁的热稳定性和耐磨性。
需要注意的是，碳的含量在高铬铸铁中需要合理控制。过高或过低的碳含量都会对铸铁的性能产生不利影响。通常，高铬铸铁中的碳含量一般在 2.0%~3.5%之间，具体的含量根据具体的使用要求和工况条件进行调整。
总之，碳在高铬铸铁中起到关键的作用，通过与铬等合金元素的协同作用，提高了铸铁的耐磨性、硬度和强度，使其在耐磨零件和重载工况下具有优异的性能表现。
铸铁的金相检验
磷共晶类型
磷共晶类型
二元磷共晶：磷 化铁和奥氏体（其转 变产物为珠光体或铁 素体）所组成的共晶 体。
磷共晶类型
三元磷共晶：磷 化铁、碳化铁和奥氏 体（其转变产物为珠 光体或铁素体）所组 成的共晶体。
磷共晶类型
二元磷共晶-碳化 物复合物：磷化铁和 奥氏体（其转变产物 为珠光体或铁素体） 所组成的共晶体。碳 化物呈较大的块状。
铸铁的金相检验
• 铸铁的金相检验
第二节 铸铁的金相检验
铸铁的分类一般按碳和石墨的形态特征可 分为：白口铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁、蠕 墨铸铁、可锻铸铁。还有特殊性能的合金铸 铁(分别含有Cr,Mo,Cu,Ni,W,Ti,V等合金元素) 铸铁金相主要检验石墨的形态、大小和分布 状况以及金属基体中各种组织。铸铁的金相 组织是由石墨和基体组成的。铸铁中的金属 基体常见的组织为P、P-F和F，还有渗碳体 和磷共晶。
1
铸铁的金相检验
⒊白口铸铁的等温淬火 白口铸铁通过等温淬火可获得下贝氏体 +碳化物+残留奥氏体的组织。这种组织具 有较好的综合力学性能，特别是耐冲击性 合理工艺为加热到AC3以上（900~950℃） 保温一定时间后淬入温度为280~390℃盐 浴中保温一定时间（60~90min）后空冷。
铸铁的金相检验
铸铁的金相检验
细可以用渗碳体和F的片间距离来表示。片距 越小，P越细，硬度和强度越高。标准GB/T 7216-1987规定:在500倍下，按片间具的大小， 将P的粗细分为四级:S型P(F与K难以分辨)、 细片状P(片间距≤1mm)、中片状P(片间距＞ 1~ 2mm)、粗片状P(片间距＞2mm)。 P数量是指P和F的相对量。 P数量越多， 灰铸铁的强度和耐磨性越高。国家标准将P数 量分为8级。见表5
高铬铸铁综合实验报告
高铬铸铁综合实验报告
第一篇基础实验
第一部分铸造综合设计实验
在进行高铬铸铁试样制备之前先了解一下铸造实验室主要大型设备和常用设备的原理，使用维护和注意事项。
1、中频感应电炉
使用可控硅元件连接成三相全控桥电路，将三相工频交流电压整流为单相直流电压。（电压从0伏-540伏可调节）为逆变电路提供了电源。炉体的感应线圈（铜管绕制）与补偿电容组成振荡电路，从而将三相工频电压转换成单相的中频电压（1000Hz）。此电压通入感应线圈就可熔炼金属，也可中频淬火。
中频感应电炉在使用过程中一定要保证冷却水管畅通无阻。在调节功率时不要超过额定值（电压<750V,电流<300A）。
2、真空热电炉
利用可控硅调压器以及大功率变压器提供给石墨发热体可调节电压（0-30伏），石墨发热体安置在耐用钢板制作的炉体内，此炉体通过机械真空泵及扩散泵的工作将炉体内的空气抽出形成真空。这样在一定的真空度夏可烧结材料。真空热压炉在使用过程中同样保持冷水管畅通。
实验一铸造合金流动性测定
实验内容：
配制Al—Cu5%的合金，用螺旋型板制作砂型，将熔化好的试验材料浇入砂型，等凝固后，清理出螺旋形试样，测量出螺旋形试样长度，分析浇注温度、铸型性质对合金流动性的影响。
1、同种合金，铸型性质相同，分析浇注温度对合金流动性的影响。
由实验数据可知，同种合金，铸型性质相同，浇注温度越高，凝固后清理出的螺旋线长度就越长，说明合金流动性越好。
2、同种合金，浇注温度相同，分析铸型性质对合金流动性的影响。
由实验数据可知，同种合金，浇注温度相同，型腔内涂了黑烟的砂型比普通砂型凝固后清理出的螺旋线长度长，说明合金流动性较好。
铸钢的金相组织及检验
铸钢的金相组织及检验
一、铸造碳钢的金相组织及检验
（一）铸造碳钢的显微组织
1．铸态组织为铁素体＋珠光体＋魏氏组织。如图8-1、图8-2。
图8-1 ZG230-450铸钢铸态组织(100×) 图8-2 ZG310-570铸钢铸态组织(100×)
铸态组织的形貌和组成相的含量与钢的碳含量有关。碳含量越低的铸钢，铁素体含量越多，魏氏组织的针状越明显、越发达，数量也多。随铸钢碳含量的增加，珠光体量增多，魏氏组织中的针状和三角形的铁素体量减少，针齿变短，量也减少，而块状和晶界上的网状铁素体粗化，含量也增多。若存在严重的魏氏组织，或存在大量低熔点非金属夹杂物沿晶界呈断续网状分布，将使铸钢的脆性显著增加。
2．退火组织为铁素体＋珠光体。铁素体呈细等轴晶。珠光体分布形态随钢的碳含量增加而变化。随钢的碳含量增加，珠光体呈断续网状分布→网状分布→珠光体与铁素体均匀分布，其含量也不断增多。若退火组织中存在残留的铸态组织或组织粗化均属于不正常组织。
3．正火组织为铁素体＋珠光体，分布较均匀，如图8-3。与退火组织相比较，正火组织的组成相更细、更均匀，珠光体含量稍多。若存在残留铸态组织或组织粗化均属不正常组织。
4．调质组织 ZG270-500以上牌号的铸造碳钢可进行调质处理，组织为回火索氏体，见图8-4。若出现未溶铁素体或粗大的回火索氏体属不正常组织。
图8-3 ZG230-450 铸钢正火组织(100 ×) 图8-4 ZG35CrMo铸钢调质组织(650×)
5．几种常用铸造碳钢的组织见表8-1,
表8-1 常用铸造碳钢的组织
「铸铁材料的分类及金相组织」
「铸铁材料的分类及金相组织」
铸铁是一种重要的材料，广泛应用于制造工业领域。根据其结构和性能的差异，铸铁可以分为几个不同的类型。下面对铸铁的分类及其金相组织进行详细介绍。
一、铸铁的分类
1.灰铸铁：灰铸铁是一种含有大量石墨颗粒的铸铁。其主要成分是碳和硅。由于石墨的存在，灰铸铁具有很好的润滑性和良好的摩擦性能。因此，灰铸铁广泛用于制造摩擦片、活塞环等。
2.蠕墨铸铁：蠕墨铸铁是一种含有球状石墨颗粒的铸铁。蠕墨铸铁的石墨颗粒形状会影响其性能。如果球状石墨颗粒较多，则会增强材料的塑性和韧性，降低硬度。因此，蠕墨铸铁具有良好的韧性和抗冲击性能。它常用于制造机械零件和运动机构。
3.钛铸铁：钛铸铁是添加了钛元素的铸铁材料。钛的添加可以显著提高铸铁材料的强度和耐磨性。因此，钛铸铁广泛应用于制造高强度和耐磨的零件，如汽车发动机和车轮。
4.锆铸铁：锆铸铁是添加了锆元素的铸铁材料。锆的添加可以提高铸铁的耐磨性和热稳定性。因此，锆铸铁常用于制造高温磨损环境下的零部件，如高温模具和耐磨泵。
5.镍铸铁：镍铸铁是添加了镍元素的铸铁材料。镍的添加可以显著提高铸铁材料的耐腐蚀性能和热稳定性。因此，镍铸铁常用于制造耐腐蚀和高温环境下的零部件，如化工设备和热处理设备。
二、铸铁的金相组织
铸铁的金相组织主要包括珠光体、石墨、渗碳体和残余奥氏体等。
1.珠光体：珠光体是铸铁中最主要的组织。它是由铁、碳和其他合金元素组成的纯铁基相。珠光体的存在会导致铸铁的硬度和强度增加。
2.石墨：石墨是铸铁中的一种碳相。石墨的存在可以提高铸铁的润滑性和抗摩擦性能。
铸铁的金相组织观察
铸铁的金相组织观察
实验铸铁的金相组织观察
一、实验目的
1(观察和研究灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁的显微组织特征。 2(了解影响铸铁中石墨形态的因素。
二、概述
根据石墨的形态、大小和分布情况不同，铸铁分为:灰口铸铁(石墨呈片条状)、可锻铸铁(石墨呈团絮状)和球墨铸铁(石墨呈圆球状)。
(一)灰口铸铁
灰口铸铁组织的特征是在钢的基体上分布着片状石墨。根据石墨化程度及基本组织的不同，灰口铸铁可分为:铁素体灰口铸铁，铁素体—珠光体灰口铸铁和珠光体灰口铸铁。
对灰口铸铁石墨形态的观察，应在未浸蚀的试样上进行。放大倍数为100倍。灰口铸铁石墨分布形状的说明见下表1。
表1
名称符号说明图号
A 1 片状片状石墨均匀分布
B 2 菊花状片状与点状石墨聚集成菊花状分布
C 3 块片状部分带尖角块状、粗大片状粗生石墨及小片状石墨
D 4 枝晶点状点、片状枝晶间石墨呈无向分布
E 5 枝晶片状短小片状枝晶间石墨呈有向分布
F 6 星状星状(或蜘蛛状)与短片状石墨均匀分布
(二)可锻铸铁
可锻铸铁(又称韧性铸铁)是由白口铸铁经石墨化退火处理而得。其中渗碳体发生分解而形成团絮状石墨。按照基体组织不同，可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁和珠光体可锻铸铁两类，如下图所示。
(三)球墨铸铁
在球墨铸铁组织中石墨呈圆球状。球状石墨的存在可使铸铁内部的应力集中现象得到改善，同时减轻了对基体的割裂作用，从而充分地发挥了基体性能的潜力，使球墨铸铁获得很高的强度和一定的韧性。如下图所示。
三、实验方法指导 (一)实验内容及步骤
1(各小组分别领取各种不同类型的铸铁材料试样。
杨群收 高铬铸铁与磨球(下) for 百铸网
高铬白口铸铁与磨球（下）
中国铸造学会质量控制及检测技术委员会杨群收
内容摘要：前文通过对高铬白口铸铁材质的硬度、韧性、残余奥氏体、碳化物的形态与分布，以及基体组织等综合因素对磨球抗磨性的影响的分析。本文提出了在实际生产中，如何选择控制磨球材质的各元素含量范围。在熔炼（含变质处理）、浇注、热处理等工艺操作过程中的方法及注意事项。
关键词：化学成份金相组织变质处理粥状凝固顺序逐层凝固热处理
七、化学成分的选择
高铬铸铁化学成分的选择，将关系到铸件热处理工艺的制定，碳化物的量及形状，基体组织等，这些都直接涉及到材质的硬度和韧性。而且生产厂家不能像科研单位那样，有很好的试验条件、拟测手段，可以加入众多的稀有、贵重元素，生产厂家必须充分利用我国或本地区的金属资源优势，还要考虑到易购和原材料的价格，在生产工序安排上，还要考虑到尽量减少加工工序而降低成本。
1、碳、铬
影响高铬铸铁综合机械性能最大的是碳、铬两元素。一般情况下，碳量决定碳化物的数量，而铬含量是决定碳化物的类型。
碳：从磨球需要耐磨性和冲击韧性两个方面考虑，由于含碳量决定碳化物的量，碳量越高，碳化物数量就越高，形状越粗大，硬度高。但增加了材质的脆性，降低了韧性。碳量过低，碳化物呈晶界状分布，对韧性和耐磨性都不利，高铬铸铁磨球通常选用亚共晶成分，由于共晶含碳量（α）随含Cr量的增加而下降
Cr=2%时共晶含碳量为4.2%
Cr=8%时共晶含碳量为3.8%
Cr=15%时共晶含碳量为3.6%
Cr=17%时共晶含碳量为3.5%
Cr=20%时共晶含碳量为3.2%
铸铁的金相组织图
灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁
片状石墨（未浸蚀）团絮状石墨（未浸蚀）球状石墨（未浸蚀）蠕虫状石墨（未浸蚀）放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁
F基＋片状石墨（F＋P）基＋片状石墨P基＋片状石墨
放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
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可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁F基＋团絮状石墨P基＋团絮状石墨F基＋球状石墨放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
球墨铸铁球墨铸铁高磷铸铁
（F＋P）基＋球状石墨P基＋球状石墨P基＋片状石墨＋磷共晶放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
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铸铁的金相组织图
灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁
片状石墨（未浸蚀）团絮状石墨（未浸蚀）球状石墨（未浸蚀）蠕虫状石墨（未浸蚀）放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁
F基＋片状石墨（F＋P）基＋片状石墨P基＋片状石墨
放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁
F基＋团絮状石墨P基＋团絮状石墨F基＋球状石墨放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
球墨铸铁球墨铸铁高磷铸铁
（F＋P）基＋球状石墨P基＋球状石墨P基＋片状石墨＋磷共晶放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
合金元素对高Cr铸铁组织和性能的影响
中， 连续 程 度 较 普 通 白 口铁 大 为 降 低 ， 对 基 体 的分 割 作 用 减 小， 且此 种 碳 化 物 具 有 很 高 的 硬 度 ， 显微 硬 度 达 到 １ ２ ０ ０ ～ １ ６ ０ ０ ＨＶ Ｅ ， 保 证 了高 铬 铸 铁具 有 高 的硬 度 和 耐 磨 性 ， 其 基 体 组 成体 有 铁 素体 、 珠光体 、 奥氏体、 马 氏 体 等 。其 中 ， 马 氏体 硬 度 最高 ， 磨 料 磨 损抗 力 也 最好 ， 故 一 般 情 况 下 希 望 基 体 组 织 为 马 氏体 ， 但 在 一 些承 受 高 应力 冲击 磨 损 或腐 蚀磨 损 的 场 合 ， 马 氏 体 ＋ 贝 氏体 ＋ 奥 氏体 的复 相 组织 或 奥 氏体 基 体 的 高铬 铸 铁
碳是其中碳化 物含 量 的决定 因素 ， 随 碳含 量 的升 高基 体 中
Ｍ Ｃ ｓ碳 化 物 数 量 多 ， 导致高铬铸铁的韧性降低 ， 但 硬 度 和 耐
磨性上升 ， 为 兼 顾 耐 磨 性 和 韧性 ， 高 Ｃ ｒ 铸 铁 中 的碳 含 量 一 般
在 １ ． ８ ～２ ． ８ 。铬 主 要 决 定 碳 化 物 的 类 型 ， 随 Ｃｒ ／ Ｃ 增 加， 共 晶碳 化 物 的 形 貌 经 历 了 网 一 片 一 杆 等 连 续 程 度 减 少 的 过程 ， 共 晶碳 化 物 的类 型 也 经 历 一 个 Ｍ。 Ｃ— Ｍ Ｃ。 ＋ Ｍ。 Ｃ— Ｍ Ｃ。的变 化 过 程 ， 而 基 体 上 不 连 续 分 布 Ｍ Ｃ 。碳 化 物 是 高
高铬铸铁欧标
高铬铸铁欧标
高铬铸铁欧标（EN）为高铬铸铁标准的缩写，是指在欧洲地区生产和销售的高铬铸铁材料所遵循的技术规范。高铬铸铁是指含有Cr（铬）的铸铁，其碳含量在2%以下，是一种高强度、高耐磨、高耐腐蚀的材料，在机械设计和制造中得到广泛应用。
高铬铸铁欧标主要包括EN-GJN-HV600(XCr15)、EN-GJN-HV600(XCr15)、
EN-GJS-HB270(XCr23)等等。其中，EN-GJN-HV600(XCr15)指的是铬含量在12-15%范围内的高铬铸铁，其硬度在600HB（Brinell硬度）以上；而EN-GJS-HB270(XCr23)指的是铬含量在20-27%范围内的高铬铸铁，其硬度在270HB以上。
高铬铸铁欧标采用了一系列的化学成分要求、机械性能、金相结构、耐磨性等指标以及相关试验方法，确保高铬铸铁的品质稳定，满足客户需求。其中，重要的指标包括铬含量、碳含量、硬度、拉伸强度、冲击韧性、耐磨性和宏观金相结构等，这些指标的要求和试验方法在不同的高铬铸铁欧标中有所不同。
高铬铸铁欧标适用于各种需要高强度、高耐磨、高耐蚀性能铸件的领域，特别是在机械制造、工程机械、矿山机械、能源设备、铁路运输、液压机械等领域得到广泛应用。
高铬铸铁欧标的优点主要包括以下几点：
1.高强度：高铬铸铁的强度要远高于普通灰口铸铁和球墨铸铁，可以满足机械设计中对于高强度的要求；
2.高硬度：高硬度是高铬铸铁的主要特点之一，可以有效地提高铸件的耐磨性和耐蚀性，延长使用寿命；
3.高耐磨性：高铬铸铁的耐磨性是普通铸铁的2-3倍以上，可以有效地减少机器设备的停机时间和维修成本；
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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
分布，稀土元素可以在共晶凝固时有选择地偏聚于共晶碳化物择优长大方向的液相铁水中，阻止液相中的铁、铬和磷等原子进入共晶碳化物晶体，因而降低了共晶碳化物在择优方向上的长大速度。在此同时，共晶奥氏体枝晶伸入液相中的过冷区生长，并逐渐形成包围碳化物的外壳，限制并降低了碳化物的增长速度。如此，便使碳化物的分布变得均匀。稀上对组织的细化是因为稀土元素与碳、氮、氧等反应，生成大量高熔点的稳定的化合物，这些化合物可以作为徽小的异质晶核，铁水中的原子就在这些晶核上聚积长大，从而细化了组织。
由表1可见，经过稀土变质处理的试样强度和冲击韧性明显提高，而硬度变化不大。
3 金相组织对抗磨性能的影响
对于抗磨料磨损材料而言，基体的选择是重要的，屈氏体是片间距非常细小的珠光体，它是一种强韧性基体，对碳化物具有镶嵌与支撑能力。如表1所示，铸态下整体硬度为50～56HRC。在磨损初期该基体本身可承受一部分磨损，因而可有效地避免碳化物过早地暴露以致剥落或折断。图3为铸态下得到的屈氏体和M7C3组织。
图3 T+ M7C3 200×
图4 M+ M7C3 200×
图4中的金相组织是铬奥氏体加M7C3共晶碳化物，前者有极强的镶嵌能力和一定的支撑能力，而且具有较高的冲击韧性。在冲击磨
料磨损条件下，金属材料必须具有一定的韧性，否则材料不能抵抗或吸收这些冲击，冲击能就要转化为材科的脆性断裂功，材料表面就会出现裂纹、剥落，严重时造成破坏。从对高铬铸铁断裂韧性的研究表明：铸态奥氏体的临界应力强度因子KIC值比马氏体的高，即抵抗裂纹扩展的能力优于马氏体，尤其会钝化含有热裂、缩孔、夹渣缺陷的铸件在反复冲击条件下产生的裂纹扩展。
另外．铬奥氏体的抗磨性是随基体加工硬化的程度和共晶碳化物含量的增加而提高的。在含有冲击载荷的实际应用中，磨损表面会产生一个足够深的加工硬化层使原来的500～600HV提高到900～1000HV。．球磨机的实际应用表明，铬奥氏体的加工硬化深度均达到5mm。
基于上述观点，可以认为，在具有高应力小能量反复冲击的工作条件下．可确定铸态铬奥氏体、铬屈氏体作为抗磨损材料的基体。表2，表3分别为石英砂作磨料不同基体组织高铬铸铁三体磨损时组织与抗磨性能的试验结果及45钢与高铬白口铸铁的相对耐磨性。
上述试验结果表明：
(1)在采用石英砂作磨料的三体磨损中以奥氏体为基体的高铬白口铸铁的抗磨性能略优于以屈氏体为基体的高铬白口铸铁的抗磨性能。
(2)在两组试验中，强度、韧性高而硬度稍低的材料，其磨损率偏
低；经过变质处理的材料抗磨性能提高。
(3)试验材料的耐磨性是45钢的20倍左右，因此两种基体的铸态高铬白口铸铁均有良好的耐磨性。
三、结论
1．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，在韧性与抗磨性均要求高的条件下，选用以奥氏体或屈氏体为基体的铸态高铬白口铸铁是恰当的。
2．用混合稀土变质处理的铸态高铬白口铸铁金相组织均匀，晶粒细化，可有效地改善碳化物形态分布，提高强度、韧性和抗磨性。
3．铬奥氏体在高应力冲击条件下具有强烈的加工硬化特性，对碳化物构成强烈的支撑基础，是水泥磨机磨球材料的优良基础。
高铬铸铁离心铸造铸态组织分析
摘要：对20Cr高铬铸铁离心铸造后的铸态组织进行了观察。结果表明:在离心铸造条件下，20Cr高铬铸铁的铸态组织为马氏体十M7C3型碳化物+残余奥氏体+M23C6型碳化物。上述组织的形成与实际冷却条件有关。
关键词：高铬铸铁，离心铸造，铸态组织