釩對(duì)高鉻鑄鐵組織及性能的影響畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-文庫(kù)吧
2025-06-11 10:29 本頁(yè)面
【正文】 r20Mo≤≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ KmTBCr26≤≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 表12高鉻鑄鐵的硬度（GB/T 8623）牌號(hào) 鑄態(tài)或去應(yīng)力處理 硬化態(tài)或硬化態(tài)去應(yīng)力處理 軟化退化態(tài) HRCHBWHRCHBWHRCHBWKmTBCr12≥46≥450≥56≥600≤41 ≤400 KmTBCr15Mo≥46≥450≥58≥650≤41 ≤400 KmTBCr20Mo≥46≥450≥58≥650≤41 ≤400 KmTBCr26≥46≥450≥56≥600≤41 ≤400 表13 高鉻鑄鐵件熱處理規(guī)范（GB/T 8623）[7] 牌號(hào) 軟化退火處理 硬化處理 去應(yīng)力處理 KmTBCr12920960186。C保溫18h,緩冷至700750186。C保溫48h,冷至600186。C以下出爐空冷或爐冷 920980186。C保溫26h，出爐空冷 200300186。C保溫28h，出爐空冷或爐冷 KmTBCr15Mo920960186。C保溫18h,緩冷至700750186。C保溫48h,緩冷至600186。C以下出爐空冷或爐冷 920980186。C保溫26h，出爐空冷 200300186。C保溫28h，出爐空冷或爐冷 KmTBCr20Mo9601000186。C保溫18h,緩冷至700750186。C保溫410h,緩冷至600186。C以下出爐空冷或爐冷 9601020186。C保溫26h，出爐空冷 200300186。C保溫28h，出爐空冷或爐冷 KmTBCr269601060186。C保溫26h，出爐空冷 美國(guó)高鉻鑄鐵執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為ASTMA532M，英國(guó)為BS4844，德國(guó)為DIN1695，法國(guó)為NFA32401。俄羅斯在前蘇聯(lián)時(shí)期曾研制了1215%Cr、%Mn，壁厚達(dá)200mm的球磨機(jī)襯板，現(xiàn)執(zhí)行?OCT7769標(biāo)準(zhǔn)[8]。特別值得一提的是在近一個(gè)世紀(jì)里，曾為抗磨白口鑄鐵做出了卓越貢獻(xiàn)的美國(guó)克萊梅克斯（Climax）鉬業(yè)公司。1928年該公司首先發(fā)明了鎳硬鑄鐵，把抗磨鑄鐵科技推向了一個(gè)空前高度。1974年為紀(jì)念國(guó)際GIFA，在杜賽爾多夫展覽會(huì)上展示了名為“神秘1號(hào)”和“神秘2號(hào)”[9]。即經(jīng)典的高鉻抗磨鑄鐵153（Cr15Mo3）和1521（Cr15Mo2Cu），現(xiàn)如今克萊梅克斯公司執(zhí)行高鉻鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)如下：表14 美國(guó)Climax鉬公司規(guī)定的高鉻鑄鐵成分（質(zhì)量分子數(shù)） %成分 牌號(hào) 1211531521 2021 超高碳 高碳 中碳 低碳 CCr1114141614161416141614161821MoCu＜MnSiS＜＜＜＜＜＜＜P＜＜＜＜＜＜＜空冷時(shí)不出現(xiàn)珠光體的最大斷面(mm2)7090120200① ＞200硬度HRC鑄態(tài) 606751565054444850555054淬火 62676065586360676067退火 40443642354040443843 注：①碳含量為下限時(shí)，大斷面中可能出現(xiàn)貝氏體。 組織結(jié)構(gòu)普通白口鑄鐵的共晶組織一般為萊氏體形:A Fe3C ,滲碳體在A 的枝晶間的孔隙中發(fā)芽生長(zhǎng),形成了以滲碳體為基礎(chǔ)的蜂窩狀的萊氏體組織。高鉻鑄鐵組織中,隨Cr 含量的增加,片狀的(Fe ,Cr) 3C 向三角形的(Cr ,Fe) 7C3 轉(zhuǎn)變,引起了共晶團(tuán)形態(tài)發(fā)生了根本的變化。共晶A 在共晶區(qū)域(A + M7C3 + L) 內(nèi)以共晶碳化物M7C3 為領(lǐng)先相,以初生A 為結(jié)晶界面成核長(zhǎng)大,并保留了碳化物晶體的錐體形狀,最終組織為Cr 的碳化物以緊密的層狀或纖維狀分布在A 或A 的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中,呈現(xiàn)菊花的放射狀共晶團(tuán)構(gòu)成[10]。 （1） 鑄態(tài)組織：高鉻鑄鐵在鑄態(tài)時(shí)組織為(Cr ,Fe) 7C3 和金屬基體組成,由于成分和冷卻速度的不同,金屬基體可以是鐵素體、奧氏體或馬氏體以及它們的混合組織。高鉻鑄鐵中含Cr 高,使碳化物非常穩(wěn)定,即使在十分緩慢的冷卻時(shí),也不可能產(chǎn)生石墨化。高鉻鑄鐵的碳化物析出過(guò)程非常緩慢,就導(dǎo)致了凝固時(shí)形成的A 常常過(guò)飽和C 和Cr ,并且非常穩(wěn)定,當(dāng)溫度降到1 175 ℃時(shí),出現(xiàn)了四相包晶反應(yīng)平臺(tái),但在此平臺(tái)溫度以下,仍然得到A 相和碳化物相[11]。繼續(xù)冷卻時(shí),Cr 的碳化物不斷從A 中析出,減少了A 中的合金含量和穩(wěn)定性。當(dāng)達(dá)到共析轉(zhuǎn)變溫度范圍(760～595 ℃) 以下時(shí),不穩(wěn)定的A 依據(jù)冷速可以轉(zhuǎn)變成珠光體、貝氏體或馬氏體。然而,既使在高溫時(shí)碳化物的析出也是很慢的,在中等冷速、室溫時(shí)仍可能有顯著數(shù)量的過(guò)飽和A殘留。高鉻鑄鐵的鑄態(tài)組織為A + M,碳化物為菊花狀的M7C3 型。殘余奧氏體數(shù)量較多。在組織中有許多類似夾雜物的黑塊,經(jīng)高倍組織觀察,發(fā)現(xiàn)仍然是初生的A 相的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物,里邊有析出的顆粒狀碳化物,可能是先期轉(zhuǎn)變組織發(fā)生自回火的結(jié)果。（2） 熱處理組織：高鉻鑄鐵要想獲得全M 組織,只有經(jīng)過(guò)熱處理才能達(dá)到。高鉻鑄鐵的熱處理有高溫?zé)崽幚?、亞臨界熱處理等[12]。高溫?zé)崽幚斫M織：高溫?zé)崽幚硎菍⑵浼訜岬紸 化溫度以上保溫,然后空冷的熱處理。通過(guò)A 化溫度以上保溫使原轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物再回轉(zhuǎn)變成A ,同時(shí)從A 中析出細(xì)的次生碳化物,動(dòng)搖A 的穩(wěn)定性,從而確保全部或大部分A 轉(zhuǎn)變?yōu)镸 這種理想的組織。高溫?zé)崽幚淼慕M織中,基體組織為M和少量殘余奧氏體,另布有細(xì)顆粒二次碳化物。 亞臨界熱處理組織：亞臨界熱處理為加熱到400～600 ℃保溫,基體中首先析出細(xì)小的特殊碳化物,使A 中C 及其它合金元素下降,提高了Ms 點(diǎn),在隨后的冷卻過(guò)程中,A 轉(zhuǎn)變?yōu)镸,產(chǎn)生二次淬硬現(xiàn)象,使殘余奧氏體減少,硬度提高。亞臨界熱處理特別適用于鑄態(tài)為A M基體的厚大件。亞臨界熱處理后的組織中可見A 逐步轉(zhuǎn)變?yōu)镸[13]。 各元素的作用高鉻鑄鐵的組織和性能實(shí)際上取決于鉻和碳的含量, 高碳低鉻碳化物為M3C, 低碳高鉻碳化物為M23C6,碳與鉻適當(dāng)配合則可得M7C3。M7C3的硬度達(dá)1200～1 800 HV, 六方晶系。這種碳化物孤立分布, 呈桿狀和片狀, 對(duì)基體的割裂作用較小, 鑄鐵的韌性較好。碳量決定碳化物數(shù)量。提高含碳量, 增加碳化物數(shù)量, 提高耐磨性。但基體中固溶合金元素減少,使基體得不到強(qiáng)化, 引起淬透性降低。據(jù)馬烏利科夫等人的研究, 高鉻鑄鐵含碳量與耐磨性的關(guān)系 （如圖1所示）: ①淬火態(tài)耐磨性優(yōu)于鑄態(tài), ②無(wú)論是淬火態(tài)或鑄態(tài), 耐磨性先是隨含碳量增加而提高, 含碳量達(dá)到3%時(shí)耐磨性最佳, 進(jìn)一步提高含碳量耐磨性逐漸低。 圖11耐磨性與碳含量的關(guān)系鉻量決定碳化物類型，高鉻鑄鐵具有優(yōu)越的耐磨性主要是顯微組織中含有較多的M7C3碳化物。在碳化物與耐磨性的關(guān)系中，耐磨性也是先隨碳化物量增加而提高，當(dāng)碳化物量增加到30%時(shí)，耐磨性的提高就不明顯了。碳化物含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）可用下式估算：碳化物含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）=【W(wǎng)（C）】+【W(wǎng)（C）】%[14]鉻除與碳形成碳化物外，尚有部分溶解于奧氏體中提高淬透性，當(dāng)碳量不變?cè)黾鱼t量，或鉻量不變降低碳量，均能使淬透性提高。硅：硅是鋼鐵材料中的常存元素，從幾個(gè)方面影響高鉻鑄鐵的凝固組織。硅減少共晶反應(yīng)溫度范圍，縮小固液兩相共存區(qū)，使共晶碳化物變得較為細(xì)化，分布更為彌散化。含硅2% 以上的高鉻鑄鐵，大部分共晶碳化物趨于孤立狀態(tài)。另外，硅使共晶含量降低，導(dǎo)致碳化物增加。硅固溶于奧氏體或鐵素體中，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用。對(duì)高鉻鑄鐵中的奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度測(cè)定表明: 硅特別有助于提高馬氏體型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度。在不同的冷速下冷
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