杨群收 高铬铸铁与磨球(下) for 百铸网

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1、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

2、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

3、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%（α）值也可用下式求得：α=4.4%—0.054×（Cr%）在高铬铸铁中，有时为了得到较好的韧性，往往不得不适当的控制硬度而降低C量，从磨球的服役状况分析，含碳量选择2.4—2.8%。铬、Cr是强烈的白口元素，能提高白口倾向和硬度。当含Cr量低时，得到的是M3C[(Cr·Fe)3C]型碳化物，其硬度1060—1240HV，对材

4、质的韧性和抗磨性有较大的改善，当含Cr量大于12%时，得到M7C3[（Cr•Fe）7C3]型组织，这种组织和M3C型组织相比，耐磨性和耐腐蚀性要高的多，其显微硬度可提高到1500—1800HV。当含Cr量>20%，在形成M7C3的同时，还形成一定量的M23C6型碳化物，这种碳化物的硬度并不比M7C3型高，而且在磨损过程中较易出现裂纹，综合分析认为Cr含量一般控制在14—17%。另外，Cr/C是高铬的铸铁的一个重要参数，Cr/C比对高铬铸铁的基体组织具有决定性的作用，Cr/C比的改变将引起材料组织和性能的变化。Cr/C比的提高使M3C减少，

5、M7C3型碳化物数量增高，抗磨性提高，断裂韧性也提高，在Cr/C比为7.1时，达到峰值。2、锰锰中和硫后多余的量,起到稳定碳化物的作用，并且能提高淬透性。锰是强烈稳定奥化体的元素。通过热处理可使抗磨性能和冲击韧性均得到提高。Mn还有一个更可贵的作用，就是减少铸件的红脆性。Mn一般控制在0.5—1%，可得马、贝组织。如果欲在铸态得到奥氏体组织，可提高到3—5%。3、硅硅的作用与锰相反，Si固溶于基体中，显著地降低高铬铸铁的淬透性，Si高、马氏体组织中易混入珠光体，所以其含量不易过高。但适量的Si加入量，在溶炼过程中,Si起一定的脱氧作用，可

6、以防止其它元素的氧化，提高流动性以利于浇注，在高铬铸铁中，常控制在0.4—0.8%。4、铜Cu增加合金的淬透性，可使厚大铸件中缓慢地转变成马氏体（有少量残奥），即使加入量少到0.1%时，也可提高淬透性17%，Cu对合金基体强化的效果与Ni相似，但Ni的价格贵得多。Cu在奥氏体的溶解度有限，过高的含Cu量易出现富Cu现象而使材质发脆。特别是大量使用回炉料时，Cu的遗传性很大，也易出现集累富铜现象，所以在冶炼过程中应注意炉料配比以及回炉料的使用。通常Cu控制在0.4—0.8%。5、钼Mo分布在共晶碳化物和基体组织之中，显著提高高铬铸铁的淬透性

7、，对厚壁铸件可抑制珠光体的形成，并且Cr/C比愈高，Mo的这一效果愈大，少量的Mo溶于基体中，可以细化晶粒和提高碳化物的显微硬度，即使在铸态通过情况下，由于加入Mo，冲击韧性也能得到提高。通过热处理，可使树枝状结晶基体的硬度降低，局部的产生软相，以弥补部分因Cr高或加入V、B等强化碳化物的元素，而使材质过硬冲击值下降的不足，从而使冲击韧性和耐磨性显著提高。但从经济成本与材料实用工况综合考虑，磨球的加入量可在05.—1.5%。6、钒V是极有效的稳定碳化物的元素，并增加白口深度，含量为0.1—0.5%范围内它可使白口组织细化，并使粗大的柱状晶

8、体减少。V对硬度的影响：有资料介绍，在高铬铸铁中，加入0.05%的v，树枝状结晶基体的淬火硬度上升，V的加入明显提高硬度降低韧性。如果与Mo(>0.3%）同时加入0.1%的v，对材质的综合性能