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
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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； 基体组织 硬度（HBW 凿削磨料磨损比实验室颚式破碎机 珠光体 奥氏体 马氏体
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；
406 564 840 0.41 0.09 0.04 碾磨磨损失重（g） 0.14 0.08 0.04 2高铬白口铸铁化学成分、组织
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M7C3型碳化物的相对数量，一般Cr/ C大于5就能获得大部分的M7C3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。
9.0
Cr/C
7.0
5.0
3.0
铸铁磨损性能研究
