【正文】 wear resistance。 課題的目的本課題根據(jù)釩能改變共晶碳化物的類型、改善碳化物形態(tài)，從而使鑄鐵韌性及耐磨性提高為依據(jù)，設(shè)計(jì)和制訂了熱處理工藝。但高鉻鑄鐵屬于脆性材料，韌性較差。由于高鉻鑄鐵自身組織的特點(diǎn)，使得高鉻鑄鐵比普通鑄鐵具有高得多的韌性、高溫強(qiáng)度、耐熱性和耐磨性等性能。剛凝固下來的高鉻鑄鐵中基體是奧氏體，這種奧氏體在加熱至較高的溫度下才是穩(wěn)定的， 而且被C、Cr 等元素所飽和。這種合金碳化物很硬，賦予了高鉻鑄鐵良好的耐磨性。 高鉻鑄鐵屬金屬耐磨材料、抗磨鑄鐵類鉻系抗磨 鑄鐵的一個(gè)重要分支，是繼普通白口鑄鐵、鎳硬鑄鐵而發(fā)展起來的第三代白口鑄鐵。其典型成分及工藝如下表：表11 高鉻鑄鐵的牌號(hào)及化學(xué)成分（GB/T 8623）%[6]牌號(hào) CMnSiNiCrMoCuPSKmTBCr12≤≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ KmTBCr15Mo≤≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ KmTBCr20Mo≤≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 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26h，出爐空冷 200300186。C以下出爐空冷或爐冷 920980186。C保溫410h,緩冷至600186。C保溫26h，出爐空冷 美國高鉻鑄鐵執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為ASTMA532M，英國為BS4844，德國為DIN1695，法國為NFA32401。1974年為紀(jì)念國際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]。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。高鉻鑄鐵的碳化物析出過程非常緩慢,就導(dǎo)致了凝固時(shí)形成的A 常常過飽和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]。高鉻鑄鐵的鑄態(tài)組織為A + M,碳化物為菊花狀的M7C3 型。高鉻鑄鐵的熱處理有高溫?zé)崽幚?、亞臨界熱處理等[12]。 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。M7C3的硬度達(dá)1200～1 800 HV, 六方晶系。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。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。另外，硅使共晶含量降低，導(dǎo)致碳化物增加。硅的固溶強(qiáng)化作用強(qiáng)于錳、鎳、鉻、鎢鉬、釩。因而，亞共晶高鉻鑄鐵含碳量較高時(shí)，共晶碳化物的含鉻量增加。% ～ %。隨含錳量的增加，最高回火硬度有降低的趨勢(shì)，而且達(dá)到最高回火硬度所需的時(shí)間增加。錳推遲珠光體轉(zhuǎn)變?cè)杏凇Ｔ诟咩t鑄鐵中，它和銅有相似的作用，有助于降低合金的冷卻臨界冷卻速率，但同時(shí)也使Ms 點(diǎn)降低，含鎳量越高，Ms 點(diǎn)越低，% 時(shí)，鑄態(tài)組織中過冷奧氏體的存在是難以避免的[16]。 高鉻鑄鐵的性能只有碳化物得到的基體強(qiáng)有力支撐不剝落，軟的基體剝落后，硬的質(zhì)點(diǎn)起到抗磨作用，這種組織才能耐磨。cm2由表16看出回火溫度可維持到450℃左右，之后硬度便開始下降。450℃之后回火轉(zhuǎn)變以殘留奧氏體的分解為主，韌性下降[17]。它的耐磨性能高低對(duì)生產(chǎn)起著極為重要的作用。中國鋁業(yè)廣西分公司檢廠已研制成功并投入生產(chǎn)了一種磨球，它是用自行研制的特高鉻耐磨合金鑄鐵制成，由于其具有良好的耐磨性及韌性，用它制作的磨球應(yīng)用在該公司氧化鋁廠原料車間球磨機(jī)上，獲得了很大的成功。尤其是與之相配的襯板必須有足夠的硬度，否則磨損過快。國內(nèi)外渣漿泵過流部件所用材料主要有不銹鋼、高鉻鑄鐵和鎳硬鑄鐵。改善定向凝固設(shè)備和工藝，以制備碳化物定向排列的高鉻鑄鐵，這也是一種值得期待的方法[3]。沈陽重型機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司開發(fā)研制的高鉻鑄鐵襯板，已使用在各種系列立磨、中速磨上[4]。北京冶金設(shè)備研究院為河南黃河金礦生產(chǎn)了一批高鉻鑄鐵顎板，用于破碎金礦石，使用壽命是高錳鋼的三倍以上[5]。（2）從金相組織與性能特點(diǎn)看亞共晶超高鉻鑄鐵在腐蝕磨損條件下具有優(yōu)良的性價(jià)比有廣闊的應(yīng)用前景。國外鑄造研究人員更致力于高鉻鑄鐵微觀組織結(jié)構(gòu)、耐磨機(jī)理及新制備工藝開發(fā)的研究二十多年來，國內(nèi)外鑄造工作者關(guān)于鉻系白口鑄鐵已進(jìn)行了大量的研究工作，取得了豐碩的成績(jī)，其研究方向可概括為以下幾方面：（1）對(duì)鉻系白口鑄鐵合理化學(xué)成分的選擇、化學(xué)成分對(duì)組織和性能的影響規(guī)律及作用機(jī)理進(jìn)行了深入探討，在保證硬度的基礎(chǔ)上，盡可能提高鉻系白口鑄鐵的沖擊韌性和耐磨性，以保證耐磨件在沖擊載荷、磨料磨損工況下的穩(wěn)定使用?？傊瑖鴥?nèi)外鑄造工作者對(duì)提高鉻系白口鑄鐵性能、充分挖掘鉻系白口鑄鐵功能已進(jìn)行了廣泛、系統(tǒng)的研究，在提高鑄鐵綜合力學(xué)性能和性能) 價(jià)格比方面都取得了顯著成果。合金元素中對(duì)碳化物的形態(tài)、數(shù)量、分布其主要作用的是C和Cr；與基體組織有關(guān)的元素主要有淬透性生成碳化物的元素：Cr、Mo、Mn、V等。為了獲得孤立的M7C3型化合物，避免網(wǎng)狀碳化物的生成，應(yīng)嚴(yán)格控制鑄鐵中的Cr/C。在砂型制作上，其冒口大小可按碳鋼的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，而澆注系統(tǒng)則按灰鑄鐵計(jì)算，但需把各截面積增加20%30%。(2)爐襯采用酸性或堿性爐襯均可，爐襯的配比、打結(jié)、烘干和燒結(jié)均按常規(guī)工藝進(jìn)行。(6)澆注在中頻感應(yīng)爐中熔化，溫度不必太高，溫度達(dá)到1480℃時(shí)即可出爐，鐵液在包內(nèi)應(yīng)停留一段時(shí)間進(jìn)行鎮(zhèn)靜，視工件大小不同可在 13801410℃之間進(jìn)行澆注?；鼗饻囟冗x取為260℃，使鑄件淬火后的的組織趨于均勻。 金相組織觀察對(duì)每組試樣經(jīng)打磨、拋光、腐蝕后在金相顯微鏡下觀察組織形貌。未加釩的組織中碳化物比較粗大，呈長(zhǎng)片狀或長(zhǎng)條狀，有尖銳棱角，并以網(wǎng)狀碳化物存在。釩是強(qiáng)烈的碳化物形成元素，可以穩(wěn)定高鉻鑄鐵中的碳化物，鑄態(tài)時(shí)，釩和碳不僅能形成初生碳化物，而且形成二次碳化物，降低奧氏體中碳的濃度，使奧氏體不穩(wěn)定，提高馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms ，在鑄態(tài)容易獲得馬氏體。二次碳化物的析出，將使此時(shí)的奧氏體中的合金元素及碳元素含量降低， 并且相應(yīng)地提高了開始馬氏體轉(zhuǎn)變溫度及馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度，從而有利于在空淬過程中增加馬氏體數(shù)量和減少殘余奧氏體量。 至于在熱處理的冷卻過程中，由于合金元素及碳元素在奧氏體中的溶解度減小，將有二次碳化物的析出，從而使此時(shí)的奧氏體中合金元素及碳元素含量降低 ，二次碳化物的析出和溶入，改變了奧氏體中的合金元素及碳化物含量，影響奧氏體的轉(zhuǎn)變曲線，及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的成分[25]，因而對(duì)白口鑄鐵的熱處理過程起著支配作用。（b）%時(shí)的斷口形貌。淬火回火金屬材料中，彌散分布的細(xì)小碳化物影響了裂紋的形成與擴(kuò)展，斷裂路徑不再與晶粒位向有關(guān)，而主要與細(xì)小的碳化物質(zhì)點(diǎn)有關(guān)[26]，稱為準(zhǔn)解理斷裂，有小解離刻面，撕裂棱及河流花樣。在保溫時(shí)間相同的條件下, 隨淬火溫度的提高, 合金元素和碳能較多地固溶于奧氏體中, 增加奧氏體的穩(wěn)定性, 降低了MS點(diǎn), 使殘余奧氏體有所增加, 因而使韌性提高。極小的碳化釩顆粒均勻分布于組織