高韧性高铬铸铁衬板的研制与应用
大型水泥立磨用高铬铸铁的研究与应用
大型水泥立磨用高铬铸铁的研究与应用--------------------------------------------------------------------------------作者：-作者：杨震华单位：沈阳重型机械集团有限责任公司摘要高铬铸铁的每个合金元素对厚大件的组织和性能存在不同的作用和影响。
在高铬铸铁的整个生产过程中要把好控制要点。
工业生产实践证明高铬铸铁在大型水泥立磨上具有良好的耐磨性。
关键词高铬铸铁厚大件当前，随着我国经济的飞速发展，特别是一些大型水泥磨项目的开发，对耐磨材料提出了更高的要求。
传统耐磨材料镍硬铸铁碳化物形状为连续网状，相比之下，高铬铸铁碳化物分布为近似孤立的形状，耐磨性好于镍硬铸铁。
为此，我公司于20世纪80年代开发了价格较低的锰钼复合高铬铸铁，并成功地应用于中速磨磨辊上，取得了良好的经济效益。
但由于该材料对于厚大件其淬透性、耐磨性都不理想，仅适用于有效截面在100～140 mm的铸件上。
因此，根据市场需要，我公司专门成立了项目组，开发了厚大截面(一般为200 mln左右)需要的有一定抗冲击能力的高铬铸铁品种，用于大型水泥立磨。
1基础试验1．1成分设计1．1．1化学成分要求控制高铬铸铁的化学成分，主要达到以下两点：(1)保证碳化物有一定数量，并具有理想的形状及类型；(2)保证热处理后形成以马氏体为主加少量残余奥氏体的基体组织，抑制珠光体的形成。
化学元素中对前者起决定作用的是碳和铬以及Cr／C比值，与后者有关的是影响淬透性的合金元素，如：Cr NiMoCu等。
1．1．2合金元素的作用碳和铬：碳是影响碳化物数量的主要因素，碳化物越多，淬透性越差。
提高含碳量，可改善耐磨性，但过高的含碳量将降低材料的韧性。
有关资料表明：碳化物含量30％左右，含碳量变化不大，且耐磨性最佳。
铬是高铬铸铁中的重要元素，铬和碳合理配合，可保证铸铁既有高硬度，又有一定的韧性。
在高铬铸铁中，铬主要以碳化物形式存在，当铬含量大于12％时，M7C3型与M3C型碳化物相比，M。
球磨机高铬铸铁衬板的研究与应用
０ 前 言
球磨 机被 广搓用 于各 矿 山 、 水泥 厂等行 业 ， 衬 其
板是 主要 的易 损 件 。通过 调 查 ， 磨 机 衬板 受 力 主 球 要来 自磨 球 的滚 压 、 摩擦 和 磨料磨损 ， 属于 低载 荷 冲
化物， 当碳 为 ３ ０ ．％左右 ， Ｃ ＞１ ％时 ， 且 ｒ ０ 全部 生成 Ａ ＋Ｍ 型共 晶 ， 碳化 物呈 孤立 硬质 点 分 布 于韧 性基
（ 黑龙扛科技学院 机械工程系 ，黑 龙江 鸡西 １８０ ） ５ １５
摘 要： 研糊了一种球磨机高 铬铸铁衬 板 ， 这种材料的主要特征是以锰部分取 代高 铬铸铁 中的钼 ， 其组织 为马 氏体
加碳 化物 。试验结果表 明， 使用谈材料 制作的衬 板在低 冲击载 荷的工况条件 下其使 用寿命优 于舆 氏体 高锰钢 ． 且
ａ ａ ｉｄ ｆ ｔ ｌ ｋｎ ｓｏ ｌ
ｃ ｎ ｉｏｓｉ ｄｓｕｓｄ ｏ ｄｔ ｎ ｓ ｉ ｓｅ ｉ ｃ
收稿 日期 ：０２一∞ 一 ７ 修订日期 ０ 一０ — ０ ２０ ２￣ ２腮 ３ ２ 作者 简介 ： 绦家文（９ ５ ， 黑龙江鸡西人 ， １７ 一） 男， 毕业 于辽宁工程技术大学热加工工艺及设备专业 ， 主要从 事教学 与耐磨材料 现 研究工作 ． 发表论文 ５篇。
ｌ 衬板 选材及 生产工艺
１１ 衬板 成分 确定 ． 碳 对 高铬铸 铁 的影 响很 大 ， 决定 着 碳 化物 的 其
数 量 ， 影响 材 质的 机械性 能 。随 含碳量增 加 ， 还 碳化
１２ 衬板生产 工艺 ．
衬板单 件重 ３ ， 型 铸造 ， ８ 砂 浇注 系统 截 面 按 灰铁计 算后 增大 ２％ ， 口设计 参 照 铸 钢 。铁液 采 ５ 冒 用 １０ｋ 无 芯 中频感应 电 炉熔炼 ， 铂 铑快 速 热 电 ５ ｇ 双 偶和 数字万 能表 测温 ， 出炉温度 为 ｌ４０ ０ ５ 一Ｊ ０℃ ， ５
高韧性高铬铸铁衬板的研制和应用
高韧性高铬铸铁衬板的研制和应用冯胜山杨应凯叶学贤曹金宏余松明1 前言据统计，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，因此其材质应具有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(аk达200J/cm2),原始硬度不超过HB230，但在高的冲击负荷作用下，工件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，则工件很快磨损。
同时高锰钢的屈服极限（б0.2）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衬板硬度。
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，致使工件寿命短。
Cr>11%的高铬白口铸铁的共晶碳化物为六方晶系的M7C3，（CrFe）7C3的硬度为HRV50 1200～1800，比一般白口铸铁的共晶碳化物Fe3C（HRV50840～1100）高，同时凝固特性发生变化，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，因此是抗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以通过调整碳铬比，加入各类合金元素，采用稀土变质处理和热处理工艺等来控制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，满足工件使用要求。
Cr26高铬铸铁韧性材料强韧性实验研究
、机筒失效分析与表面改性设计塑料挤出机螺杆塑料挤出机螺杆和机筒的损坏原因及修复方法塑料挤出机螺杆和机筒的损坏原因及修复方法塑料挤出机螺杆和机筒的损坏原因及修复方法塑料挤出机螺杆和机筒的损坏原因及修复方法螺杆和机筒这两个零件的组合工作质量，对物料的塑化、制品的质量和生产效率，都有重要影响。
它们的工作质量与两个零件的制造精度、装配间隙有关。
当两零件磨损严重、挤出机的产量下降时，就应该安排对螺杆、机筒的维修。
一、螺杆和机筒的损坏原因1、螺杆在机筒内转动，物料与二者的摩擦，使螺杆与机筒的工作表面逐渐磨损：螺杆直径逐渐缩小，机筒的内孔直径逐渐加大。
这样，螺杆与机筒的配合直径间隙，随着二者的逐渐磨损而一点点加大。
可是，由于机筒前面机头和分流板的阻力没有改变，这就增加了被挤塑物料前进时的漏流量，即物料从直径间隙处向进料方向流动量增加。
结果使挤出机生产量下降。
这种现象又使物料在机筒内停留时间增加，造成物料分解。
如果是聚乙烯，分解产生的氯化氢气体加强了对螺杆和机筒的腐蚀。
2、物料中如有碳酸钙和玻璃纤维等填充料，能加快螺杆和机筒的磨损。
3、由于物料没有塑化均匀，或是有金属异物混入料中，使螺杆转动扭矩力突然增加，这种扭矩超出螺杆的强度极限，使螺杆扭断。
这是一种非常规事故损坏。
二、螺杆的修复1、扭断的螺杆要根据机筒的实际内径来考虑，按与机筒的正常间隙给出新螺杆的外径偏差进行制造。
2、磨损螺杆直径缩小的螺纹表面经处理后，热喷涂耐磨合金，然后再经磨削加工至尺寸。
这种方法一般有专业喷涂厂加工修复，费用还比较低。
3、在磨损螺杆的螺纹部分堆焊耐磨合金。
根据螺杆磨损的程度堆焊1~2mm厚，然后磨削加工螺杆至尺寸。
这种耐磨合金由C、Cr、Vi、Co、W和B等材料组成，增加螺杆的抗磨损和耐腐蚀的能力。
专业堆焊厂对这种加工的费用很高，除特殊要求的螺杆，一般很少采用。
4、修复螺杆也可用表面镀硬铬方法，铬也是耐磨和抗腐蚀的金属，但硬的铬层比较容易脱落。
高铬合金铸铁衬板在水泥工业中的应用
造 ，０ ２ ５ （ ） ８ ２ ０ ， １２ ： ． ６
７ 刘斌 ， 刘顺华 ， 文中． 金 稀土在镁合 金中的作用和影响【 ． 有色 Ｊ 上海 １
金 属 ，０ ３ ２ （ ）２ ． ２０ ，４ １ ：７
现代工 业 的迅猛 发展 ，高 锰 钢衬板 用 于水 泥 球磨 机 中 ，由于加 工硬 化能 力不 足且 易 塑性 变形 而早 期 失 效， 上世纪 ７ 年代后即被合金钢或高铬铸铁衬板所 ０
量少耐磨性仍然不能满足市场需求 。高铬铸铁衬板 耐磨性高 ， 使用寿命长 ， 一直以来被业界所认知。其 高性能化代表了 目前金属耐磨材料 的最 高水准。但 是， 由于其合金含量高 ， 生产成本相对偏高等 ， 推广
ｂ ｓｄａｏ ｓ ｔｒ ｈ ｍ ｈ ｓ２ ０ （ ８ ：８ ａｅ ｌｙ． ｅ Ｃ ｅ Ｐ ｙ ，０ ３ ７ ）８ ． ｌ Ｍａ
９ Ａｉｉ Ｒ ｋｎ Ｍ Ｊ． ｃ ａ ｉａ ｐｏ ｅｔ ｓ ｆ ｉ — ｉ ｃ ｍｐ ｓｔｓＪ ｒＭｅ ｈ ｎｃ ｌ ｒｐ ｒｅ ｏ ｎ ｓｔ ｏ ｏｉｅ．ＯＭ， ｉ ｕ
的影响【ｌ Ｊ吉林 大学学报 ，０ ７３ （ ） — ０ ＿ ２ ０ ，７ １： １． ７
１ ８
杨友， 刘勇兵 ， 方懿 ． ９ Ｄ ｘ ｄ压铸镁合金 拉伸和疲劳 断裂模 Ａ １ ＋Ｎ Ｚ 式ｌ ． ，０ ７ ５ （ ）４ — ５ Ｊ铸造 ２ ０ ，６ １ ： １４ ． 】
（ Ｅ ）ｏ ｎｅｍｅ ｌ ｏ ｏ ｎ ｓ ｃ ｎａｎｎ ａ ｉｍ ｉ Ｖ Ｓ ｆｉ ｔ ｒ ｔ ｉ ｃ ｍｐ ｕ ｄ ｏ ｔｉｉｇ ｃ ｌ ｕ ｎ Ｍｇ－ Ｉ ｌ ａ ｅ ｃ Ａ—
关键 词 ： 铬合 金铸铁 ， 磨衬板 ， 高 耐 硬度 ， 击 韧度 冲 中 图分 类号 ： Ｇ ５ ． 文献标 识码 ： ； Ｔ ２ １ ２： Ａ 文章编 号 ：０ ６ ６ ８ ２ ０ ０ － １ ０ －９ ５ （ ０ ８）６ ７
高铬铸铁耐磨衬板的试制
目前 ，在 我国碾 磨设备中使 用的衬板 等易损件一般都采用高 锰钢（ ＺＧＭｎ ｌ ３ ） 材料 ，因高锰 钢 是 一种 奥 氏体硬 化 钢 ，在 高 冲 击下会产生明显 的加工硬化 ，表
现 出优 良的耐 磨 性 能 ，适 合 制 造 大 型 破 碎 机 齿 板 和 挖 掘 机 铲 齿
ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ 。 ， 。
ｌ 铸 造 技 术
高铬铸铁耐磨衬板的试制
■ 王敬 华 ，白云龙 ，赵文辉 ，闰海涛
摘要 ：介 绍一 种辊 磨 机 高铬 铸 铁耐 磨衬 板 的化 学成 分选择 及作 用。采 用合适 的铸 造 工 艺和 热 处理 方法 可以试 制 获得 与进 口衬
板性 能相 当的高铬铸 铁耐 磨衬 板 。 关键 词 ： 高铬铸 铁 ；衬 板 ；铸 造 工艺 ；热 处理
１ ． 化学成分 的设计
（ １ ）碳 和铬 Ｃ、Ｃ ｒ 这 两 大
元素决定着高铬铸铁基体组织、
碳 化 物 结 构 和 性 能 ，其 中Ｃ含 量 决 定 共 晶碳 化 物 数 量 ，而 Ｃ ｒ 含 量 则决 定 共 晶 碳 化 物 类 型 。随 着 Ｃ 含量 提 高 ，碳 化 物 数量 会 增 加 ，
２ ．熔炼 工艺 和铸 造 工 艺方 案 的选择
高 铬 铸 铁 冶炼 在 ５ ｔ Ｅ频 感 应 电 炉 中 进 行 ， 用 生 铁 启 炉 ，熔 清 后 加 入 废 钢 ， 并 用 硅 铁 、 锰
铁 、 镍 板 、 钼 铁 、 铬 铁 和 铜 板
方 案 ３： 每 个 铸 件 用 一 个
性 ，且Ｃｒ ／ Ｃ 必须大于６ ，Ｗ 选择
２ ０％ ￣ ２ ４ ％。
设 计 ５种 铸 造 方 案 （ 见 图 ｓ ｉ 是 促 进 石墨 化 元
高强度高韧性球墨铸铁的探讨应用
本公司以前生产的球墨铸铁件废品率较高，主要缺陷是缩孔缩松，且机械性能不稳定。原来曾
给一家台资企业和一家欧洲独资企业做过球墨铸铁件。台资企业的产品是印刷机的厚壁大墙板，欧
洲独资企业的产品是壁厚差别较大的大型减速箱，因加工后出现严重的缩孔、缩松，曾多次修改工
艺未果，再加上机械性能不稳定，最后停止了订货。
为此，球墨铸铁工作的主要目标是，在使用普通原材料的基础上，①消除铸件的缩孔和缩松； ②力学性能达到较高水平；③较低的球化剂加入量。
二、生产条件
１．设备与工具： 电炉一～２Ｔ中频感应电炉（见图１）。
２．金属材料及合金 生铁一～春风Ｑｌｏ生铁 废钢一一普通废钢 回炉料一一本厂球铁回炉料 增碳剂一一晶体型石墨 球化剂——普通的ＱＲＭ９６ＲＥ２ 孕育剂一一硅钡长效孕育剂
４．第四阶段，稳定提高，球化剂加入率降至１．０％：
在铸件质量和机械性能稳定的条件下，将球化剂加入率降至Ｌ ０％。铁水出炉温度为１５００～
１５２０。Ｃ，增碳剂为炉内加入法，采用随流孕育和浮硅孕育，浇注温度为１３６０～１３４０℃。力学性能和 球化剂加入率见表五。球化等级为２级，石墨大小为７级。金相见图４．
３８５ ３７０ ３８０ ３７０
１２
１７９
１３
２００
１２
１９７
ｌＯ
１７９
１．２％ １．２％ １．２％ １．２％
２．第二阶段，改进原材料，降低球化剂加入率：
经上述分析，生产中将废钢调整为低锰废钢，球化剂加入率调整为１．１％。铁水出炉温度为
１５００～１５３０。Ｃ，经浮硅孕育后浇注，浇注第一箱时的浇注温度为１３８０－－－１３６０。Ｃ，最后一箱时的浇注
降低激冷倾向“。为此选用晶体型石墨增碳剂。球化处理采用冲Ａ法，用凹坑式球化处理包（见陶２）。
超高韧性高铬多元合金耐磨铸铁的研究和应用
织 减少粗大的柱状晶组织 加钒析出二次碳化物 降低基体的含碳量 提高马氏体开始 转变温度(Ms) 提高淬透性 加钒对提高硬度韧性均有利 考虑成本选择加钒 0.3 ~0.5
2.1.7 锰含量的确定 锰扩大奥氏体相区 降低马氏体开始转变温度(Ms) 本课题中 Cr/C 高 已保证了奥 氏体的稳定性 为避免在发生马氏体转变时 由于锰量过高而产生粗大的针状马氏体 确 定锰含量为 0.4 ~0.8 2.1.8 硅含量的确定 硅固溶于奥氏体基体中 在共晶碳化物的周边硅浓度有所富集 使铬浓度降低 易形 成硬而脆的马氏体和微观裂纹 并沿界面扩展 是材料微观剥落的促成因素 因此高铬铸 铁中的硅含量不宜过高 控制在 0.3 ~0.6 2.1.9 稀土复合变质剂 加入稀土复合变质剂 使晶粒细化 碳化物分散 断网 均匀分布 能变质夹杂 起 到脱氧 脱硫 去气的作用 加入量为 0.20~0.30 综上所述化学成分设计范围如表 1
硬度：ＨＲC64.8 冲击韧性 ak27.2J/cm2
4
第六届 21 省 4 市铸造学术会议论文
２．４．１ １ 成分的试样经过 １０８０ ／２ｈ＋２８０ ／３ｈ 热处理后的扫描电镜分析
３ ａ １０００ 图 ３ ｂ １５００ 图 ３ ｃ ３０００ 图 ３ ＡＳＭ－ＳＭ 扫描电镜观察高倍金相组织图
１．概述
高铬铸铁硬度高 耐磨性好 在国际上被称为第三代耐磨材料 但它的韧性较低 在 中等以上的冲击磨损工况条件下使用 容易剥落 断裂 限制了其应用范围 为了充分发 挥其硬度高 耐磨性好的优点 使其扩大用范围 须大大提高其韧性 为此 国内外科学工作者做了大量的工作 并制订了一系列相关技术标准 如 英国 BS4844partl975a 耐磨铸铁标准 西德国家标准 DINl095 耐磨合金铸铁标准 美国克利马 克斯(climcx)钼公司高铬钼铸铁标准 前苏联耐磨铸铁标准以及 1999 年我国经修订的抗磨 白口铸铁标准等等 从这些标准中我们发现 国内外各类高铬铸铁化学成分大体相近 其 机械性能未有太大改变 其热处理后硬度为 HRC56-64 冲击韧性 用 20 20 110mm 无 缺口试样为 ak 6-10J/cm2 用 10 10 55mm 无缺口试样为 ak 3.5J cm2 近年来国内外许多科研单位对高铬铸铁进行了大量的研究 但在其韧性上都没有明显的 突破 为了解决高铬铸铁韧性过低的难题 有的在工艺上进行改进 有的采用双金属复合 铸造或镶铸等方法 很少有从材料本身的角度出发 因其工艺操作复杂 实际生产推广应 用受到限制 本课题的研究目的是在高铬铸铁原有成分基础上 加入多元微量合金元素 优化成分配 比 改进冶炼工艺 通过对热处理工艺的试验研究 使高铬铸铁基体组织中的碳化物圆整 孤立 均匀分布 热处理后的机械性能达到 硬度 HRC56-62 冲击韧性 ak 10-18J cm2(10
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
其作用是增加高铬铸铁的淬透性，抑制奥氏体基体向珠光体的转变，促进马氏体基的形成。
3 ．钨
其作用是细化晶粒，提高硬度，增加耐磨性。
4 ．高效稀土复合变质剂
其作用是脱氧和去硫，从而抑制夹杂物在晶界的偏聚，改善晶界状况；另外，由于稀土元素偏聚、吸附在碳化物择优长大的方向上，使碳化物的生长受到抑制，从而使其变得均匀、孤立，而其他变质元素可以形成弥散分布的碳、氮化合物，阻止晶粒长大，从而细化晶粒。稀土复合变质剂的以上作用不仅改善材料的显微组织，而且可使材料在硬度特别是冲击韧性明显提高。本高效稀土复合变质剂的加入量取 0.2-0.5% 为宜。
铸件清理后，进行热处理。热处理在台车式电阻炉内进行，热处理工艺为“正火空冷 + 回火空冷”。铸件热处理后硬度平均为 HRC60.5 ，冲击韧性高达 8.J/cm2 （ 10 × 10 × 55mm 无缺口试样）。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二．高铬铸铁的成分设计
1 ．碳和铬
碳和铬的主要作用是保证铸铁中碳化物数量和形态。随着 C 量提高，碳化物增多；随着 Cr/C 比的增加，共晶碳化物的形貌经历了由连续网状→片状→杆状连续程度减小的过程，共
晶碳化物晶体类型经历由 M3C → M3C+M7C3 → M7C3 的变化过程。有资料指出：当共晶碳化物不变，且 Cr/C 为 6.6-7.1 时，同铬铸铁的断裂纹扩展能力最强。根据这些原理，宜将 C 量定为 3.1-3.6% ， Cr 量为 20-25% 。基体中的Cr 还可以提高材料的淬透性。
三．高铬铸铁的组织和性能
1 ．铸态
组织：索氏体 + 共晶碳化物及条状块壮棒状碳化物。
硬度： HRC48.6 ， 49.3 ， 46.0 ， 49.4 ， 51.7 。平均硬度： HRC49 。
2 ．热处理态
经过“正火空冷 + 回火空冷”的热处理后，硬度平均为 HRC60.5 ，金相组织为马氏体 + 共晶碳化物 + 条状块状棒状碳化物。
四．衬板铸件试制
1 ．熔炼工艺
熔炼在 500kg 酸性中频电炉中进行
（ 1 ）先往 500kg 酸性中频电炉中加入废钢和生铁熔清，再加入铬铁、钨铁、镍调整铁水成分。
（ 2 ）在出铁前 5-10 钟内先后加入锰铁和硅铁。
（ 3 ）在出铁前 2 分钟左右加入 0.05% 纯铝脱氧。
型砂可使用时间： 25-30 分钟。
脱模时间： 0.5-1.5 小时。
涂料采用醇基锆英粉涂料，要求搅拌充分，均匀刷涂两次，占火快干。冒口采用漂珠保温套。试生产的铸件表面质量好，无铸造缺陷。
3 ．热处理
工艺
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。
（ 4 ）铁水出炉温度控制在 1460-1500 ℃左右。
（ 5 ）在包内冲入 1.4kg 高效稀土复合变质剂进行孕育处理 .
（ 6 ）往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖，并镇静 5 分钟左右，扒渣。
（ 7 ）铁水浇注温度控制在 1360-1400 ℃左右。
2 ．造型制芯工艺
造型工艺采用有机酯水玻璃砂工艺；
配料：下箱砂与芯砂：原砂（ 40/70 目） 100%+ 水玻璃 5% （占原砂重） + 有机酯 12% （占水玻璃重）+EZK 型溃散剂 2.5% （占原砂重）。
上箱砂：原砂 100%+ 水玻璃 4.5% （占原砂重） + 有机酯 12% （占水玻璃重）不加溃散剂。
混砂工艺：原砂加溃散剂混 1 分钟→加有机酯混 2-3 分钟→加水玻璃混 1-2 分钟→出砂
高韧性高铬铸铁衬板的研制与应用-
高韧性高铬铸铁衬板的研制与应用
一．前言
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（δ 0.2 ）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。