悬浮铸造对高铬白口铸铁组织和性能的影响

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铬对铸铁组织和性能的影响

铬对铸铁组织和性能的影响
吴德海;王怀林;张伯明
【期刊名称】《铸造工程》
【年(卷),期】2023(47)2
【摘要】介绍了铬元素的理化性能和Fe-Cr、Fe-Cr-C平衡相图的区域分布及特征,综述了铬对铸铁组织和性能的影响情况。

随着含铬量的增加,稳定系和亚稳定系铸铁共晶温度之间的差距变小,易使铸铁形成白口组织;铬强烈形成碳化物,不仅在铸铁共晶转变时反石墨化促使形成白口组织,而且在共析转变时也反石墨化促使形成珠光体组织。

在普通灰铸铁中,抗拉强度和硬度都随含铬量的增加提高,一般每增加0.1%的铬量,可使抗拉强度提高3%~4%、硬度大约提高10 HBW,但含铬量不应超过0.5%;对于高铬白口抗磨铸铁,含铬量超过12%,形成Cr_(7)C_(3)型碳化物,它的硬度比渗碳体(Fe_(3)C)要高,因而有更高的抗磨性能;对于球墨铸铁,加铬可使珠光体中的渗碳体稳定,退火后可得到粒状珠光体组织,在抗拉强度不变的情况下,除硬度有所下降外,伸长率和冲击韧性均有增高。

此外,少量的铬可阻碍铸铁内、外表面的氧化。

【总页数】11页(P23-33)
【作者】吴德海;王怀林;张伯明
【作者单位】清华大学机械工程系;一汽铸造有限公司;中国铸造协会
【正文语种】中文
【中图分类】TG143
【相关文献】
1.碳、铬含量及热处理工艺对高铬铸铁组织及力学性能影响
2.高铬铸铁中的碳,铬,钼含量对高铬铸铁轧辊凝固组织的影响
3.高铬铸铁堆焊层组织和性能中合金元素的影响研究
4.钼对高铬铸铁组织和热疲劳性能的影响
5.变温超固相线液相烧结工艺对15Cr系高铬铸铁显微组织及性能的影响
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高铬白口铸铁件高性能化的研究与生产实践.

２００４中国铸造活动周论文集（１９８９）７４ｌ１４Ｉ田村、松尾、岩成“高ｃｒ铸铁疲发强度ｃ：及Ｉ善卞炭化物形态上分布状态力影响”铸物讲演概要集１６（１９８９）８９ＰＩ５Ｉ田村、岩成、野见山：“高ｃｒ铸铁力耐耗性及Ｉ孑亨Ｔｉ添加。

影响”铸物讲演概要集１１７（１９９０）３４ｌ６ｌ新田、田村、李野“２５％铸铁铸放Ｌ组织扫上矿冲击摩耗特性制御”铸物６６（１９９４１１１８７ｆ７ｌ野见山，田村：“２５％Ｃｒ铸铁才－－ｘ－Ｙ－于彳ｈ化温度忙土为冲击摩耗性∞制御”铸物６７（１９９５）６９６９７
高铬白口铸铁件高性能化的研究与生产实践作者：作者单位：朴东学，王景安，李宏祥，蔺德忠，郭立刚，李宗林，赵青海，徐功民朴东学,李宏祥(沈阳铸造研究所(沈阳，王景安,李宗林,赵青海,徐功民(临沂特钢厂，蔺德忠,郭立刚(鞍山华杰建筑材料技术开发公司(鞍山本文链接：
/Conference_5612447.aspx。

钨作为悬浮剂在钨铸铁生产中的应用

- 42 -工业技术通常情况下，都会用砂型、金属型对钨铸铁进行铸造。

然而，上述方法在铸造过程中容易受到其他因素的影响，出现许多不必要的问题。

比如，在凝固过程中，大部分铸件都会出现的问题。

其中，钨铸铁之所以被破坏，就是因为出现缩孔。

所以，必须选用适宜的铸造工艺，方便及时消除缩孔，这对于提高钨铸铁的抗破坏性能来说，具有非常重要的现实意义。

据调查显示，运用离心铸造生产的低合金白口铸铁件，不仅可以在一定程度上提高铸件的密实度、硬度，而且，还能消除铸件的缩孔。

只不过，离心铸造工艺只适宜生产圆筒形铸件或是球形铸件。

当然，也可以选用压力铸造法来提高铸件的内部质量。

但由于投资成本高、消耗大，所以，其应用范围也受到了影响。

针对上述现象，就应选取一种合理、有效的铸造方法，除了提高钨铸铁件的质量以外，还必须节约成本。

１　悬浮铸造工艺的表现形式早在20世纪60~70年代，悬浮铸造就已经被研发出来。

该种方法是指铸件在浇注时，可以随着金属流，适当加入一定量的固态金属粉末，只要金属粉末的成分和金属液相似，就可以起到冷却的作用。

换句话说，就是将金属液的热量吸收，改变铸件的凝固方式，以此达到细化晶粒、消除缩孔的目的，这样一来，就可以提高结晶取向的随意性。

可若是固态金属粉末和金属液的化学成分不一样，就相当于变质剂。

当前阶段，悬浮铸造工艺已被广泛应用于多个行业。

据调查显示，如果将铁锰作为悬浮剂，就应浇注4m 3，和高锰钢钢水浇筑方法相比较而言，后者的耐磨性得到显著提高。

此外，应用85%的纯铁粉与15%的锰铁粉进行悬浮铸造，不仅可以细化晶粒，更能减少二次枝晶臂之间的距离，不断提高铸件的断裂韧性。

据相关文献报道，悬浮铸造不光能让合金体的收缩值下降38.5%，同时还能简化铸造工艺的设计，从而进一步提高金属的有效利用率。

最近几年来，随着科学技术的快速发展，人们也开始对悬浮铸造工艺引起重视。

相关文献报道，悬浮铸造可以让铸铁件的石墨化退火周期减少一半以上；此外，低铬白口铸铁经铁合金粉末悬浮处理以后，可以提高铸铁件的抗磨性。

高铬白口铸铁中碳当量对抗磨性能的影响

胶轮磨损试验属于低应力磨料磨损试验。表２是美国治金师Ｄｏｇａｎ等人用干式橡胶轮磨损装
置进行试验的结果。试验磨损量以橡胶轮转２０００转、试样的体积损失计算（ｍｍ３）。从表２可看出，２号合金，共晶型的Ｃｒ２６合金（碳当量为４．５％）最抗磨，体积损失为１０．１ｍｍ３。由于共晶合金，共晶奥氏体与共晶Ｍ７Ｃ３型碳化物均匀分布，碳化物间自由程短，对基体起到了很好的保护作用，所以最为抗磨。
９７
３
２０４２０４９０７８０６２０
０．２６８０．７４７０．２４０．５６５
６
２．２１８．４０．４０．３０．５０．００．０
Ａ
铸态
Ｐ：１９
８１
Ｂ
１０００-（４ｈ）
９８
２
Ｂ
１０００.（４ｈ）＋５００/（１２ｈ）
９８
２
７
３．０２０．２０．４０．７０．７１．９１．８
铸态
４
３．６６２６．００．２２０．７９０．９２０．３５６
４０５９２
０．１１４
０．０９１
４
０．０８４
５
３．１１５．３０．４０．４０．６０．９０．８
Ａ
铸态
２２
７８
Ｂ
６５０)（１２ｈ）Ｐ：９７
３
Ｃ
１０００*（４ｈ）
９４
６
Ｄ
１０００+（４ｈ）＋５４０,（１２ｈ）
文献［６］给出了用湿式橡胶轮磨损试验装置进行试验研究的结果。表３是试验用高铬白口铁的化学成分及碳化物体积百分数。图３是磨损试验结果汇总，试样体积损失以橡胶轮旋转５０００转造成试样的体积损失（ｍｍ３）计。

悬浮铸造

在一定过热条件下，向Al-30Si金属液体中加入同种成分的不同粒度和不同量的快速凝固粉末，能使合金中粗大的初晶Si得到很好的细化，从而探索出一种能使高硅铝合金初晶硅细化的简单有效的方法。

关键词:高硅铝合金悬浮铸造组织细化高硅铝合金按照普通的铸造方法得到异常粗大的初晶硅，为使初晶硅细化，可向金属液中加入变质剂[1]。

但变质剂的加入量控制很严，又增加成本，工艺较复杂，且有时因外来质点的加入，使金属外来颗粒、夹杂增多，降低其性能。

试验采用悬浮铸造的方法，将定量的同种成分的金属粉末加入到金属液体中去，使之与熔体均匀混合并悬浮于其中，起吸热、形核、促进凝固的作用，阻止初晶硅的连续长大，从而得到初晶硅明显细化的组织，故此方法是一种直接控制金属液凝固的方法。

本文对Al-30Si合金在一定的过热条件下(150℃)，对所加入的固体颗粒的粒度、加入量对初晶硅析出的影响，(2013-06-20 17:22:34)转载▼特点悬浮铸造对提高铸件和铸锭的质量有很大的作用，它不仅用于控制铸锭的凝固过程，而且用于成形铸件的生产，目前已发展成为一种有实用价值的铸造生产工艺方法。

与普通铸造生产方法相比，悬浮铸造可降低铸件热裂与横截面和轴向偏析的发展，提高力学性能，减少缩孔体积，减轻铸件的缩松缺陷，铸件力学性能在截面上的各方向均匀性也得以提高。

对铸铁件而言，还可提高石墨化程度，消除白口。

悬浮铸造也存在一些不足之处，如对金属粉末的质量要求高，必须严加控制，防止发生氧化；浇注时，必须有金属粉末的加入装置，浇注过程的组织工作应严密；要求金属浇注温度应适当提高并严格控制，这将对采用普通冲天炉熔化生产铸铁件的工厂带来困难。

同时，悬浮铸造由于金属粉末的加入，将使金属液中非金属夹杂物的含量增加。

因此，金属粉末的加入量不宜过多，应控制在2%~3%。

悬浮铸造不仅用于制造金属件，也广泛用于制造金属基复合材料甚至多元复相陶瓷。

将陶瓷增强相粉末以悬浮铸造的方法加入金属液中（或通过机械或电磁搅拌），使陶瓷粉末分散均匀，凝固后即得到陶瓷颗粒增强的金属基复合材料。

高铬铸铁

例如，分级变质工艺是出液前向炉内加入0．06％—0．10％的钛铁和0．3％-0．4％的1号稀土硅铁合金，出铁液前将0．08％-0．12％Si20A150Fe+0．04％-0．08％Mg合金投入铁液包，出铁液时随流加入0．05％-0．10％Bi，转包时在包中加入0．6％-1．0％的1#稀土硅铁合金或在瞬时随流浇注时加入0．04％—0．08％的Ce-RE。
(2)添加微量V、Ti、W、Nb等元素，一则形成更高硬度的MC型碳化物，二则由于此类MC型碳化物熔点高，在凝固初期就弥散形核细化了共晶组织，随凝固时间的延续，晶粒数不断增加，液膜逐渐减少，变形减小，塑性增强，热裂敏感性也显著减小。
合金元素可在预脱氧后加入炉内，亦可安排在炉前进行处理。在Cr元素为12％-20％的质量百分比浓度的条件下，其微合金元素加入量Ti—V渣如前述：Mo为1．5％-2．5％；Mn为1．5％-3％；Cu为1．5％-2．0％；Nb为0．07％～0．10％。
1 冶金处理技术
冶金处理技术对优质高铬白口铸铁的改性作用受制于在处理过程中所应具备的相关的动力学条件，其中包括温度和成分浓度条件。实践也证明，这两个条件对提高高铬白口铸铁的使用寿命至关重要。高铬白口铸铁的冶炼温度以1520-1580℃、处理温度1440—1480℃、浇注温度1380-1420 ℃为宜；碳量应控制在2．4％-过冷倾向，使冷却速度对结晶过冷度的影响减弱，从而表现为厚大铸件断面的组织、性能趋以一致；
(6)变质处理、孕育处理和微合金化的共同作用细化了晶粒；消除了碳化物的网状析出；减少了夹杂数量、改变了夹杂形态、净化了晶界和铁液；增大了处理效果的稳定性，延长了“衰退”时间，为获得良好的亚温处理效果提供了有利的铸态组织和性能保证。
3 结语
分级化变质复合处理、孕育复合处理和微合金化处理的新工艺，为优质高铬白口铸铁的生产提供了简便稳定的技术支持。而建立动力学条件的冶金处理过程的局部和整体效果影响的理念，不论是运用该工艺，还是不断完善它都是必要的。

铸铁件消失模铸造对铁液的要求

铸铁件消失模铸造对铁液的要求消失模铸造由于泡塑模（白模）气化要消耗铁液热量，要求提高铁液浇注温度，为此必须对铁液熔炼进行适当调整，以便得到与砂型浇注一样或更优的铸件组织。

1提高浇注温度铁液浇入型腔后，首先要使带有浇注系统的铸件白模（EPS，STMMA）气化、分解、裂解掉，为此浇注温度一般比砂型铸造提高30～50 ℃，对簿壁球铁件甚至提高至80 ℃。

球铁浇注温度范围为：1 380～1 480℃，灰铸铁为1360～1420℃，合金铸铁（铬系白口铁）为1 380～1 450 ℃。

提高浇注温度增加的热量应恰好消耗于烧掉白模，之后铁液温度应降低到砂型铸件的浇注温度，才得保证获得合格铸件，因此在实际生产过程中必须依据本单位工艺，工艺设备等条件找出适合的浇注温度。

（1）浇注温度过高容易引起的缺陷①粘砂：过高的铁液温度易引发化学粘砂和机械粘砂。

化学粘砂：砂型中干砂含有细小砂粒、灰尘、尤其是石英砂，极易与铁液起物化矿化反应而产生化学粘砂，极难清理；机械粘砂：过高的铁液温度造成白模涂料层脱落、开裂、软化破裂，铁液通过破裂、隙缝裂纹，加上浇注速度又快，铁液渗入的温度高，粘砂程度也愈严重。

最易发生部位是铸件底部或侧面及热节区，型砂不易紧实地方，特别是转角处，组串铸件浇注系统连接处，容易形成铁液与型砂机械混合的机械粘砂。

②反喷：气化模EPS（或STMMA）模样浇注时在过高的浇注温度铁液的作用下产生激烈的热解相应反应。

ⅰ.75～164℃：热变形，高弹态软化状，白模开始变软玻璃状并膨胀变形，泡孔内的空气和发泡剂开始逸散，体积收缩，泡孔消失产生粘流状聚苯乙稀液体；ⅱ.164～316℃：熔融，粘流态其分子量不变；ⅲ.316～576℃：解聚，气化状态，在重量开始变化的同时长链状高分子聚合物断裂成短链状低分子聚合物，气化反应开始，产生聚乙稀单体和它的小分子量衍生物组成蒸汽状产物；ⅳ.567～700℃：裂解，气化燃烧，析出气体显著增加，低分子聚合物裂解成少量氢（0.6%），CO2，CO的小分子量的饱和、不饱和的碳氢化合物；ⅴ.700～1350℃：极度裂解，气化燃烧，低分子聚合物裂解逐步完全，在生产大量小分子碳氢化合物的同时，开始分解出氢和固态的碳；在1350℃析出氢的含量达32%；在有氧的条件下伴随着燃烧有游离碳和火焰的出现；ⅵ.1350～1550℃：急剧裂解，燃烧气化，低分子聚合物迅速裂解，析出氢达到48%；同时燃烧过程更加剧烈，并析出大量的游离碳和由挥发性气体产生的火焰。

钒对高铬铸铁组织及性能的影响毕业设计论文

摘要高铬铸铁因其优越的性能而受到越来越广泛的重视。

高铬铸铁相对合金钢有优良的耐磨性，相对一般白口铸铁有高得多的韧性、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，所以被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一。

本文就高铬铸铁的铸造及性能进行了比较系统的研究，首先设计高铬铸铁的成分进行铸造，然后利用金相显微镜对试样的组织形态、化学成分、物相组成进行了分析，最后通过硬度测试，冲击实验进行性能检测。

结果表明，高铬铸铁的组织主要由基体和碳化物组成，基体的相是主要奥氏体另外还有部分马氏体，而碳化物主要是Cr7C3。

高铬铸铁的硬度及耐磨性都比较高。

关键词：高铬铸铁；铸造；耐磨性；摩擦磨损；AbstractBecause of its superior performance, high chromium cast iron attracted more and more attention.High chromium cast iron has more excellent wear resistance than alloy steel , relative to the general white cast iron has higher toughness, strength, at the same time, it also has good resistance to high temperature and corrosion resistance, and convenient production, low cost, and is regarded as the best of contemporary anti abrasion material.In this paper, the properties of high chromium cast iron casting and compares the system, first of all the design of high chrome cast iron component for casting, then by using optical microscope, scanning electron microscope, on the sample tissue morphology, chemical composition, phase composition are analyzed, finally, hardness test friction and impact test, performance testing.The results show that, the structure of high chromium iron is mainly composed of a base and composition of carbide, matrix phase is the main part of austenite and martensite, and the carbide is Cr7C3.The hardness of high chromium cast iron and the wear resistance is higher.Key words:high chromium cast iron; casting; wear resistance; friction and wear.目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................................... I I 第1章绪论.. (1)1.1课题的目的、意义 (1)1.1.1 课题的目的 (1)1.1.2 课题的意义 (1)1.2课题背景 (2)1.2.1 课题背景 (2)1.3文献综述 (2)1.3.1 高铬铸铁..................................................................................... 错误！未定义书签。

离心铸造CrMoWVNb白口铸铁轧辊的研究

量，而加快了换辊周期。此外ＭＣ数量过多。反
硬度过高，导致磨削加工困难，因此将Ｖ加入量控带Ｕ在３％～８％。ＣｒＷＶ白口铸铁中合金元素含量高。合金Ｍｏ元素及其碳化物密度差大（表１见），在离心力作
低轧制力是有益的，此轧辊中合适的含Ｃｒ量是因
５％～ｌ％０
Ｗ减少合金白口铸铁巾Ｍ，型碳化物数量，ｃ
增加ＭＴＣ，型碳化物数量，细化Ｍ尺寸，高并Ｃ提
用下，易产生偏析。加入Ｎｂ可形成密度较大的
增加，基体硬度降低，因此将Ｗ含量控制在３％
～
此背景下，国外在２世纪８年代末Ｔｆ了高碳００－发
高速钢轧辊，应用于带钢热连－机组上获得了较ｑ－Ｌ
８％
。
Ｍｏ对合金白口铸铁的影响与Ｗ相近，它同
Ｖ主要形成ＭＣ型碳化物，其硬度是铸铁中最高的，氏体化时ＭＣ溶解很困难，金白口铸奥合
铁中增加Ｖ含量，可明显提高耐磨性，但含ｖ量
物数量，对耐磨性是不利的。但含Ｃｒ量低的轧辊，由于基体优先磨损和轧材粘附在辊表面的缘

铸造高合金不锈钢热处理工艺对其组织和耐蚀性的影响

工性。镍是扩大奥氏体相的元素，对改善韧性及耐蚀性
有明显效果。一定含铬量下，的含量决定了奥氏体在镍和铁素体两相的组成比，影响钢的综合性能。成浩等梁研究表明，不锈钢中添加硅可提高含氯介质中的耐孔
表２固溶处理后室内点蚀化学加速试验结果
碳化物有的加热到高温还不溶解，了机械阻碍晶粒长起
大的作用。因此，类钢的淬火温度范围很广，热到这加
９０１２０℃固溶可得到不同程度的硬化，固溶温度越０￣０
１实验方法
１１试验设备与仪器．
制取试验材料的设备是ＷＳ４一型非自耗真空电弧炉，热处理设备是ＢＬ－Ｃ箱式电阻炉。ＭＴＸ腐蚀试样利用ＺＮＥｌｋｉＡＨＲｅｅｔｋ电化学工作站进行ｒ
而为以后的时效打下基础。固溶处理能使碳化物不析出或少许析出，可以防止晶问腐蚀。体工艺为将奥氏故具体不锈钢加热至９０１０５￣０℃使Ｃ２２ｒＣ溶入固溶体，然后快速冷却。时效处理的目的是提高钢的强度而尽量减少韧性的降低。时效温度的选择要尽量避开高铬不锈钢的４５℃脆性区和口７相脆性区。所回升，因可能出现共析体。原对铸态试样及经过不同温度固溶处理后的试样进行硬度测试、拉伸和压缩试验，结果如表３示。从表３所可试验用钢需经过固溶处理和时效处理。固溶温度的
锈钢材料的需求不断增加，石油、工、在化化肥、核能、
钢耐腐蚀性能要求越来越苛刻。铸造高合金不锈钢的组织及其耐蚀性受热处理工艺的影响很大，针对自制含钼、

W对铸态高铬铸铁组织和性能的影响

（量对高铬铸铁组织及性能的影响。结果表明：ｗ）含钨高铬铸铁的铸态组织为马氏体＋氏体＋奥碳化物；在碳化物和ｗ
基体中均匀分布，（量为１，ｗ）％时高铬铸铁硬度为５．Ｒ，８７ＨＣ冲击韧度为１．／ｍ；ｗ）５１１Ｊ２８ｃ（量达到３％时，高铬铸铁
３ｗｅｒｅｉａｃａｍｐｏｅｏｔｕｕｌ．％．ａｓｓｎｅｗｓｉｒｖｄｃｎｉｏｓｒｔｎｙＫｅｒｓｈｇ — ａｔｒｎＷ：ｔｃｕｅｍｅｈｎｃｌｒｐｒｉｓｙｗｏｄ：ｉｈＣｒｓｉ；ｃｏｓｕｒｔｒ；ｃａｉａｏｅｅｐｔ
被称为 “ 三代金属抗磨材料 ” 高铬白口第的铸铁，泛应用于机械、广冶金、矿及矿产品加工采等行业。各工业国都很重视对高铬铸铁的研究工
ｍｍ
无缺口冲击韧度试样。采用０ＹＵＨ２金相显微镜观察微观ＬＭＰＳＢ一
组织（酸酒精溶液腐蚀）ＤＭａ－Ｂ型ｘ射线硝，／ｘ３衍射仪分析试样相组成，ｈｌｓｑａｔ一００型Ｐｉｐ－ｕｎａ２０ｉ扫描电镜观察组织及进行能谱分析；Ｒ一５Ｈ１０洛
氏硬度计测定材料的洛氏硬度，Ｊ一０型摆锤用Ｂ３
收稿日期：０００一５２１ — ｌ０修定日期：０００ —１２１— ２２
（）％
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作者简介：王新华（９０２，汉族，１８．一）女，河南舞钢人，毕业于西安

钒对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响

韧度明显上升，硬度变化不大。加入钒后，而由于
图５钒对显微组织的影响
微量的钒可以细化晶粒，网状碳化物呈明显弥使
（）在９０℃ 以上淬火时，２５随含钒量的增加，
维普资讯
武汉船舶职业技术学院学报
２００６年第２期
８．５
．
ｌ０ ℃ ００９５ ℃ ０
Ｃ — — ９０ ℃ ０
５５．
０
图４钒对冲击韧度的影响
铸态下高铬锰白口铸铁的硬度和冲击韧度都不高，是由于基体为奥氏体和存在铸造应力所这
图１洱火温度对硬度的影响
从图１图２见，含钒量的增加，铬锰白、可随高口铸铁的冲击韧度显著提高，度增加幅度较小。硬从图５可见，高铬锰白口铸铁中加入微量的钒，在显微组织明显细化，化物呈弥散分布。从图３碳、图４可见，９０℃以上淬火时，在５随含钒量的增加，
对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响，扩大高对铬锰白口铸铁的应用范围具有重要的意义。
和冲击韧度的影响，３图４为不同热处理下高铬图、
锰白口铸铁的硬度和冲击韧度的变化隋况。
１试验过程
铁液由１中频感应电炉熔化，料为工２炉业用高碳铬铁、中碳锰铁及本溪生铁，铁经破碎钒粒度为１５～２Ｙ。铁液过热温度为１５０～０ｉｎｌｉ２１６０℃ ，５浇注温度为１４０～１４０℃ ，炉浇注１５每２０×２ ×１０ｉｎ冲击试样１根，用树脂自硬砂０１ｌＹｉ２采造型。为了探讨热处理的影响和钒的作用，对合金的３组试样，行３不同淬火温度的热处理，进种保温时间均为３ｈ回火温度及时间均为２０～，５２０℃ ，。含钒量分别为００、．％、．％。８３ｈ．％０２０４

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。

13热处理对高铬铸铁组织和性能的影响

热处理对高铬铸铁组织和性能的影响谈淑咏(盐城工学院材料工程学院,江苏盐城　224051)摘要:研究了不同热处理状态下高铬白口铸铁显微组织,探讨了热处理对高铬铸铁冲击韧性和硬度的影响,并确定了组织与性能的相关性。

分别采用金相显微镜观察热处理后高铬铸铁显微组织,洛氏硬度计测定高铬铸铁的硬度,冲击试验机测定冲击韧性。

结果表明:高铬铸铁随着淬火温度的升高,硬度先升后降,冲击韧性则相反。

在1000℃淬火空冷,并在400℃回火时,材料可以获得良好的综合力学性能。

关键词:热处理;高铬铸铁;显微组织;冲击韧性;硬度中图分类号:TG164 文献标识码:A 文章编号:1671-5322(2008)01-0062-04收稿日期:2007-10-18基金项目:江苏省生态环境材料重点实验室资助(XKY2006016)作者简介:谈淑咏(1976-),江苏连云港人,硕士,讲师,主要研究方向为金属基复合材料及材料热处理。

含铬量在12%-28%之间的白口铸铁就属于高铬铸铁,目前它是高合金抗磨铸铁中应用最广泛的一种耐磨性优良的材料。

目前高铬铸铁组织性能分析也日趋成熟,对高铬铸铁组织中碳化物的形式及形貌、基体组织的控制、碳化物及基体对机械性能影响,对高铬铸铁轧辊材质的凝固特性、热物理性、断裂机制、疲劳裂纹扩展机制、滚滑动磨损性能[1-11]等都进行了比较详尽和系统的研究。

但是高铬合金铸铁在使用过程中,存在脆性大、韧性较差,易破碎等问题,故在冲击较大等情况下不宜使用,这在一定程度上阻碍了其推广和使用。

因此,提高高铬铸铁的韧性一直是冶金工作者多年来追求的目标。

本文将在分析热处理工艺对高铬白口铸铁组织和性能影响的基础上,探讨改善其韧性的途径。

1　试验方法原材料选用江苏大丰生产的高铬铸铁,采用过硫酸铵-银盐氧化容量法测量铬的含量为16.4%,保证高铬铸铁组织中的碳化物类型全部是(Fe,Cr )7C 3。

采用过硫酸铵-银盐氧化法测量锰的含量为0.464%。

钒对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响

钒对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响谭银元(武汉船舶职业技术学院科研处,湖北武汉　430050)摘　要　探讨了钒以及热处理工艺对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响。

结果表明:在高铬锰白口铸铁中加入一定数量的钒,能细化晶粒,改善碳化物的形态和分布,提高力学性能。

在含钒量为0.25%～0.5%时,热处理温度为1000℃时,其力学性能最佳。

关键词　高铬锰白口铸铁;钒;力学性能;显微组织中图分类号　TG 166 文献标志码　A 文章编号　1671-8100(2006)02-0023-02收稿日期:2006-01-12作者简介:谭银元,男,教授,主要从事铸造合金及熔炼方面的教学和科研工作。

我国锰资源丰富,以锰替代高铬钼白口铸铁中昂贵的钼而研制出的高铬锰白口铸铁,具有优良的力学性能和耐磨性,具有广阔的应用前景[1～2]。

为了进一步提高高铬锰白口铸铁的性能,文献[3]针对铌对高铬锰白口铸铁的组织和性能作了大量的研究,发现在高铬锰白口铸铁中加入一定数量的铌,可以改善碳化物的形态和分布,碳化物呈粒块状,尺寸明显变短,并呈菊花状分布,提高了其冲击韧度和耐磨性。

钒在铸铁中既能强化基体,又能与碳、氧等结合形成极稳定的化合物,钒通常以VC 、V 2C 、V 2O 5等颗粒形态,分布于铸铁组织中,提高铸铁的力学性能。

因此,探讨钒对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响,对扩大高铬锰白口铸铁的应用范围具有重要的意义。

1　试验过程铁液由12kg 中频感应电炉熔化,炉料为工业用高碳铬铁、中碳锰铁及本溪生铁,钒铁经破碎粒度为15～20mm 。

铁液过热温度为1520～1560℃,浇注温度为1410～1450℃,每炉浇注20×20×110mm 冲击试样12根,采用树脂自硬砂造型。

为了探讨热处理的影响和钒的作用,对合金的3组试样,进行3种不同淬火温度的热处理,保温时间均为3h ,回火温度及时间均为250～280℃,3h 。

含钒量分别为0.0%、0.2%、0.4%。

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。

河北工业大学科技成果——新型高铬耐磨铸铁的组织与性能改善

河北工业大学科技成果——新型高铬耐磨铸铁的组织与性能改善项目简介目前铬系铸铁磨球已取代了一些耐磨锻钢、中锰球铁和低合金钢等材质的磨球，在矿山、建材、冶金、火力发电等行业得到应用。

在铬系白口铸铁中，高铬铸铁是特别受到重视的一种抗磨材料，其特点是共晶碳化物为六角形杆状及曲面板条状的（Cr，Fe）7C3型碳化物，呈断网状分布，显微硬度高达HV1300-1800，而且韧性和耐磨性也较高。

我所在耐磨材料领域进行了多年研究，特别在铬系白口铸铁、球铁、灰铁、耐磨钢等耐磨材料方面已进行了大量的研究和试验工作，积累了经验，拥有自主开发的一系列耐磨材料产品。

本项目对高铬铸铁合理化学成分的选择、化学成分对组织和性能的影响规律及作用机理，在保证硬度的基础上提高其冲击韧性和耐磨性，以保证耐磨件在冲击载荷、磨料磨损工况下的稳定性。

研究效果如下：1、在化学成分合理的基础上，对高铬系白口铸铁的热处理工艺进行研究，得到与（Cr，Fe）7C3型碳化物良好搭配的基体组织，充分发挥高硬碳化物的耐磨性和基体对碳化物的稳固作用，保证在不同工况下耐磨性的良好发挥；2、对高铬铸铁生产中，孕育处理、变质处理等工艺手段进行试验研究，以增加形核率、细化晶粒、改变特定相形貌、改善铸件微观组织结构，为提高铸铁性能提供有效的辅助工艺措施；3、对传统的砂型铸造方法进行改进，将传统材料与现代材料加工方法相结合，探讨金属型铸造、喷涂成型、快速凝固等新工艺在铬系白口铸铁制备中的应用，为改善组织形态、提高铸件性能提供更广阔的空间。

本成果已在国内多家铸造企业得到推广并备受好评。

基本工艺流程1、产品使用工况定位及性能预测；2、产品化学成分设计；3、熔炼、浇注等工艺设计；4、热处理工艺设计；5、其它辅助工艺设计；6、装机试验。

市场前景国内外铸造工作者对提高高铬铸铁性能、充分挖掘铬系白口铸铁功能已进行了广泛、系统的研究，在提高铸铁综合力学性能和性能／价格比方面都取得了显著成果。

保温时间对高铬铸铁组织与性能的影响

保温时间对高铬铸铁组织与性能的影响钱兵羽;何晓静;刘磊【摘要】为提高高铬铸铁的耐磨性能,进行980℃不同保温时间空淬热处理实验研究。

利用X射线衍射仪、金相显微镜、洛氏硬度计及冲击试验机等研究保温时间对高铬铸铁组织与性能的影响。

结果表明:保温过程中铸态组织中的M3C型碳化物向M7C3型转变,保温时间延长后,又出现少量的M3C型碳化物。

高铬铸铁的硬度主要取决于碳化物的存在形式及形貌,当保温时间为3h时,可形成有一定择优取向的束集状碳化物,硬度约为2415MPa。

保温时间对碳化物的转变及形貌有显著影响,但对冲击韧性没有显著影响。

【期刊名称】《黑龙江科技大学学报》【年(卷),期】2018(028)006【总页数】4页(P664-667)【关键词】高铬铸铁;碳化物;保温时间;硬度【作者】钱兵羽;何晓静;刘磊【作者单位】[1]黑龙江科技大学材料科学与工程学院,哈尔滨150022;[2]立中集团天津车轮集团,天津300457;[1]黑龙江科技大学材料科学与工程学院,哈尔滨150022;【正文语种】中文【中图分类】TG143锤式破碎机是冶金、矿山、建材、煤炭和电力行业常用的设备[1]，锤头是其中的主要工作部件。

通过撞击，锤头使物料破碎，锤头工况条件为磨料的冲击及磨损[2-3]。

要求锤头的使用材料具有高硬度、高耐磨性，并具有良好的冲击性能，现常用材料为高锰钢、低合金耐磨钢、低铬白口铸铁(Cr质量分数1.5%～3.0%)、中铬铸铁(Cr质量分数7%～11%)、高铬铸铁(Cr质量分数12%～28%)、耐磨硬质合金等[4]。

其主流材料为高铬铸铁。

高铬铸铁具有较好耐磨性，并利用镶铸工艺与碳钢锤柄复合[5-6]，满足了锤头的性能要求。

使用过程中，锤头的失效形式多为高铬铸铁部分磨损。

高铬铸铁耐磨性仍显不足，使用寿命短，锤头更换频率过高，机器效率低，劳动力成本增加[7]。

生产企业试图寻求进一步提高耐磨性的方法，笔者在不打破现有复合铸造工艺的基础上，通过改进热处理工艺，进一步提高耐磨性，研究不同保温时间对高铬铸铁组织及性能的影响。

热处理工艺对离心铸造高铬铸铁轧辊组织及硬度的影响

热处理工艺对离心铸造高铬铸铁轧辊组织及硬度的影响摘要：目前，我国的经济在迅猛发展，社会在不断进步，科学技术得到了快速发展，采用了光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计等仪器，研究了离心铸造高铬铸铁轧辊铸态及淬火与回火后的显微组织结构、碳化物和硬度等。

结果表明：高铬铸铁轧辊铸态组织主要是由奥氏体+少量马氏体+（Cr，Fe）7C3碳化物组成，碳化物呈粗大板条状或块状；不同温度热处理后，得到回火马氏体+（Cr，Fe）7C3+Cr7C3碳化物的组织，组织中粗大板条状碳化物消失，得到细小块状或椭圆状碳化物。

该高铬铸铁轧辊铸态硬度为56．0HＲC左右，在950℃淬火及400℃回火处理后硬度增加到了约65．5HＲC。

关键词：高铬铸铁轧辊；热处理；碳化物；硬度引言离心铸造的高速钢轧辊具有硬度高、红硬性和耐磨性好等特点，自1988年问世以来，已在轧钢生产中获得了广泛的应用。

高速钢轧辊的组织和性能与热处理有直接关系。

由于轧辊用高速钢与传统高速工具钢的成分和工艺条件等方面存在着较大的差异，因此，高速钢轧辊热处理不能照搬传统高速工具钢热处理工艺。

在详细研究了淬火温度、冷却方式、回火温度和回火次数对高速钢轧辊组织和性能影响的基础上，获得了高速钢轧辊最佳热处理工艺。

高速钢轧辊实际生产过程中仍存在裂纹和氧化两大难题，明显降低高速钢轧辊质量，影响高速钢轧辊的生产和使用，在分析影响高速钢轧辊裂纹和氧化因素的基础上，开发了高速钢轧辊热处理新工艺，并应用于实际生产中，获得了良好效果。

1试验材料及方法本试验的高铬铸铁轧辊的化学成分如表1所示，结合GB/T8263—2010《抗磨白口铸铁件》，可知该铸铁为BTMCr20系，该轧辊采用电炉冶炼，离心铸造方法浇注成型，轧辊直径为0．5m，在900～800℃之间出模，空冷到室温。

用金相切割机从该轧辊上切割10个规格为16mm×16mm×20mm的长方体试样，将其中9个试样分成3组，并编号为1、2、3，每组3个进行淬火处理，淬火温度依次为920、950、980℃，空冷。