高铬铸铁合金研究与发展的探讨 (2)

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1、2010年第1期新世纪水泥导报No.12010CementGuideforNewEpoch耐磨技术中图分类号：TG1文献标识码：A文章编号：1008-0473(2010)01-0042-05高铬铸铁合金研究与发展的探讨杨威潘健黄智泉郑州机械研究所（450052）摘要用铸造方法获得超高碳高铬含量的耐磨合金材料的可操作性非常小。堆焊方法可以实现超高碳高铬合金组织研究的目的。由高铬铸铁系为基础，添加高合金材料形成的高铬铸铁药芯焊材正逐步成熟。其在水泥工业设备抗磨损方面都有应用。关键词高铬铸铁合金堆焊耐磨性早在189

2、2年，国外就有人研究了铁铬碳系合金系统中可能出现的三种共晶组织化学成分，即金，并发现在Fe-Cr-C合金中存在铬碳化物。由于γ+(Cr,Fe)23C6,γ+(Cr,Fe)7C3,γ+(Cr,Fe)3C共晶的成高铬铸铁中含有铬碳化物，它才具有比其它白口铸分范围。铁高得多的硬度，同时铬碳化物也是影响其它性1.1高铬铸铁合金中的碳化物能的基本因素。到了20世纪70年代中期，对高铬铸铬的碳化物有Cr3C、Cr7C3、Cr23C6三种，三种碳[11]铁合金化的理论研究进入一个系统化阶段。期间，化物的精细结构及形成条件已

3、经被人们所认识。各国初步完成了标准系列，高铬铸铁的组织及性能逐渐被人们所认识。高铬铸铁也逐渐在各种零部件中得到广泛的应用，例如高铬铸铁材质的轧辊、板锤、磨环、辊套、球磨机磨球及衬板、立磨磨辊、衬板、布料溜槽等。工程应用表明，将高铬铸铁应用到堆焊修复方面，可大幅度提高堆焊修复部件的耐磨性，增加部件的使用寿命。近年来，对高铬铸铁系合金的应用有了长足的发展，对高铬铸铁系合金的研究也有一定的突破。由高铬铸铁系为基础，添加高合金材料形成的高铬铸铁系药芯焊材正在逐步走向成熟。其在耐磨板、水泥厂风机叶片等方面都有应用，但主

4、要是在大型[8]立式磨磨辊、磨盘以及煤磨辊上的应用，形成一定图1Fe-Cr-C三元系合金液相面投影图的产业化。因此有必要对其研究成果以及发展情况按Cr含量增加以及Cr/C提高时，碳化物依次进行介绍，以便用户更加清晰地认识高铬铸铁。是：Cr3C、Cr7C3、Cr23C6。1铸造高铬铸铁的研究与发展Cr7C3含有9%C、91%Cr、Cr/C=10。Fe-Cr-C高铬铸铁首先应用于铸造冶金、矿山、水泥系中至多可以有4个Fe原子取代Cr原子而保持M7C3等行业设备的耐磨零部件。根据对铸造高铬铸铁（Fe4Cr3C3）的

5、六角晶格结构。这种复合碳化物含[1][6][7]的研究表明，普通高铬铸铁碳含量基本都是在37.5%Cr、8.65%C、Cr/C=4.3，而Cr23C6碳化物含2％～4％之间，铬含量基本上集中于15％、20％、5.68%C、94.32%Cr、Cr/C=16.6。M23C6在Fe-Cr-C系25％、27％等等，其中15％和20％铬含量应用较广中至多可以有8个Fe原子取代Cr原子而保持M23C6面泛，一般为亚共晶组织。其所在的相区为如图1所心立方晶格结构，此时，M23C6碳化物为Fe8Cr15C6，示的γFe相区。

6、此时碳化物含5.5%C、60.1%Cr、Cr/C=10.93。[10]图1是Fe-Cr-C三元系合金相切面相图。U1→郝石坚对此有不同的解释：M7C3型碳化物是U2，U2→U3，U3→U4三条共晶反应线分别确定合铬原子溶入（置换）不稳定化合物Fe7C3后形成的422010年第1期No.12010杨威，等：高铬铸铁合金研究与发展的探讨耐磨技术（Cr,Fe）7C3。由于Cr7C3与Fe7C3的原子排列方式接（Cr,Fe）7C3，Hv1300～1800；近，铬与铁原子尺寸也很接近，使铬原子可以大量（Cr,Fe）23

7、C6，Hv1140左右；溶入Fe7C3而形成（Cr,Fe）7C3，由于Cr降低C在铁水（Cr,Fe）3C，Hv800～1200。中的化学位，大量铬的溶入使（Cr,Fe）7C3成为很稳可见，（Cr,Fe）7C3型碳化物硬度最高，且每一定的碳化物，几乎探查不到纯Cr7C3晶体。种碳化物的显微硬度都随碳化物中铬含量的增加而[12]各碳化物的性质见表1。增加。[12]表1Fe-Cr-C合金系的碳化物因此，在高铬铸铁中总是希望得到（Cr,Fe）7C3碳化物，以增加高铬铸铁的耐磨性。所以需要选取合适的碳以及铬成分含量以得

8、到（Cr,Fe）7C3型碳化物。高铬铸铁中结晶碳化物类型与C%、Cr%含量[11]的关系如图2所示。由上述对铬碳化物的形成条件进行的分析可知，在碳化物微区Cr含量大于37.5%之后就会形成（Cr,Fe）7C3型碳化物，在碳化物微区Cr含量大于[11]60.1%时就有可能形成（Cr,Fe）23C6型碳化物。但有图2Fe-Cr-C三元系合金液相切面[10]文献有研究表明：（Cr,Fe）7C3碳化物中最低