【正文】 組織趨于均勻。但在實際的工作過程中鑄態(tài)的高鉻鑄鐵不一定能得到需要的組織，為了發(fā)揮其耐磨性能，常常將其處理成淬火態(tài)馬氏體組織，使基體組織更耐磨，更好的支持碳化物，實驗中選用的淬火溫度為960℃。(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℃時即可出爐，鐵液在包內(nèi)應(yīng)停留一段時間進(jìn)行鎮(zhèn)靜，視工件大小不同可在 13801410℃之間進(jìn)行澆注。(4)送電熔化將電爐功率調(diào)至最大進(jìn)行熔化，由于Cr的熔煉損耗較大(約5%15%)，故鉻鐵應(yīng)在最后加入，通常是待廢鋼全部熔化后加入烤紅的鉻鐵。(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。(3)由于高鉻鑄件的冒口不易切除，因此造型時在冒口形式上宜采用側(cè)冒口或易割冒口。在砂型制作上，其冒口大小可按碳鋼的規(guī)定進(jìn)行計算，而澆注系統(tǒng)則按灰鑄鐵計算，但需把各截面積增加20%30%。另外，為獲得細(xì)晶粒組織和好的表面質(zhì)量，在鑄件外形不太復(fù)雜的情況下，金屬型鑄造也被廣泛采用。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。通過對鐵水進(jìn)行變質(zhì)處理，控制碳化物的生長過程，穩(wěn)定碳化物的組織和形狀，同時也起到細(xì)化晶粒的作用，使碳化物團(tuán)?；瑫r獲得韌性和抗磨性的良好配合。合金元素中對碳化物的形態(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。 第2章 實驗方法 實驗材料 合金成分高鉻鑄鐵的組織和性能與其成分有很大的關(guān)系?？傊瑖鴥?nèi)外鑄造工作者對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) 價格比方面都取得了顯著成果。（3）對鉻系白口鑄鐵生產(chǎn)中，孕育處理、變質(zhì)處理等工藝手段進(jìn)行試驗研究，以增加形核率、細(xì)化晶粒、改變特定相形貌、改善鑄件微觀組織結(jié)構(gòu)，為提高鑄鐵性能提供有效的輔助工藝措施。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，其研究方向可概括為以下幾方面：（1）對鉻系白口鑄鐵合理化學(xué)成分的選擇、化學(xué)成分對組織和性能的影響規(guī)律及作用機理進(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。（3）對超高鉻鑄鐵的基礎(chǔ)研究還十分薄弱如對成分、組織、熱處理工藝與性能之間的關(guān)系缺乏系統(tǒng)研究，對失效機理的分析工作亦十分薄弱。（2）從金相組織與性能特點看亞共晶超高鉻鑄鐵在腐蝕磨損條件下具有優(yōu)良的性價比有廣闊的應(yīng)用前景。 本領(lǐng)域存在的問題（1）在過共晶超高鉻鑄鐵中尤其是含碳量達(dá)到5%以上時初生M7C3型碳化物數(shù)量多且形態(tài)過于粗大降低沖擊韌度與耐磨性。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]。隨著破碎機規(guī)格的加大和機械化程度的提高，顎板的耐磨性問題變得越來越突出。沈陽重型機械集團(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]。錳鋁復(fù)合高鉻鑄鐵的水泥磨磨輥襯板，對于厚大件其淬透性、耐磨性都不理想，僅適用于有效截面在100mm140mm的鑄件上。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]。蔣業(yè)華等人研究發(fā)現(xiàn)，鑄態(tài)和熱處理態(tài)兩種狀態(tài)下的Cr28高鉻鑄鐵的腐蝕磨損性能與高鉻鑄鐵標(biāo)樣Cr15Mo3相比都有顯著地提高，表現(xiàn)出優(yōu)越的耐腐蝕磨損性能[2]。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。高鉻鑄鐵在渣漿泵上的應(yīng)用。尤其是與之相配的襯板必須有足夠的硬度，否則磨損過快。停機開倉檢查無明顯破碎變形磨球，%，使用效果良好[1]。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上，獲得了很大的成功。長治鋼鐵（集團(tuán)）公司為了改進(jìn)鑄鐵球的致密度，減少熱裂，通過加入不同的稀土元素，來改善鑄鐵球的化學(xué)成分和均勻性。它的耐磨性能高低對生產(chǎn)起著極為重要的作用。球磨機是水泥、電力、礦山等行業(yè)研磨工序的主要設(shè)備，磨球是球磨機主要易損件之一。450℃之后回火轉(zhuǎn)變以殘留奧氏體的分解為主，韌性下降[17]。二者共同作用致使硬度下降不明顯。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。淬火溫度較低時，二次碳化物析出較多，平衡奧氏體中C和Cr含量較少，淬成馬氏體時馬氏體較軟，硬度較低；淬火溫度過高時，奧氏體達(dá)平衡時的C和Cr含量較高，使C曲線右移，空淬時有部分奧氏體殘留，從而使硬度降低；只有淬火溫度適中，空淬時才能全部淬成馬氏體，得到較高的硬度值。 高鉻鑄鐵的性能只有碳化物得到的基體強有力支撐不剝落，軟的基體剝落后，硬的質(zhì)點起到抗磨作用，這種組織才能耐磨。鎳是比較稀貴的元素，應(yīng)該注意節(jié)約使用。在高鉻鑄鐵中，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，但同時也使Ms 點降低，含鎳量越高，Ms 點越低，% 時，鑄態(tài)組織中過冷奧氏體的存在是難以避免的[16]。調(diào)整高鉻鑄鐵的鉻碳比、硅錳比( 提高硅含量) 、控制合適的加錳量，還可以通過熱處理( 鑄件奧氏體化后空冷) 手段制造出具有奧氏體－ 貝氏體組織的高鉻鑄鐵，這種高鉻鑄鐵的綜合的機械性能和抗磨能力都是很好的，故這里選取含Mn: % ～ % 。錳推遲珠光體轉(zhuǎn)變孕育期。鉻、錳含量較高的奧氏體組織，具有較好的韌性、塑性和加工硬化性質(zhì)。隨含錳量的增加，最高回火硬度有降低的趨勢，而且達(dá)到最高回火硬度所需的時間增加。由于錳對凝固過程的這些影響，使含錳較高的高鉻鑄鐵初生奧氏體枝晶細(xì)化，數(shù)量增加，相應(yīng)地減少了共晶組織的尺寸。% ～ %。選用含硅量較高的高鉻鑄鐵時，還應(yīng)注意的一個問題是: 硅會使材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度提高。因而，亞共晶高鉻鑄鐵含碳量較高時，共晶碳化物的含鉻量增加。這些強度性質(zhì)的改善，對于提高材料的抗磨能力是有益的。硅的固溶強化作用強于錳、鎳、鉻、鎢鉬、釩。對高鉻鑄鐵中的奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度測定表明: 硅特別有助于提高馬氏體型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度。另外，硅使共晶含量降低，導(dǎo)致碳化物增加。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。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)碳量不變增加鉻量，或鉻量不變降低碳量，均能使淬透性提高。 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。但基體中固溶合金元素減少,使基體得不到強化, 引起淬透性降低。碳量決定碳化物數(shù)量。M7C3的硬度達(dá)1200～1 800 HV, 六方晶系。亞臨界熱處理后的組織中可見A 逐步轉(zhuǎn)變?yōu)镸[13]。 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,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。通過A 化溫度以上保溫使原轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物再回轉(zhuǎn)變成A ,同時從A 中析出細(xì)的次生碳化物,動搖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。高鉻鑄鐵的熱處理有高溫?zé)崽幚?、亞臨界熱處理等[12]。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。高鉻鑄鐵的鑄態(tài)組織為A + M,碳化物為菊花狀的M7C3 型。當(dāng)達(dá)到共析轉(zhuǎn)變溫度范圍(760～595 ℃) 以下時,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。高鉻鑄鐵的碳化物析出過程非常緩慢,就導(dǎo)致了凝固時形成的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,出現(xiàn)了四相包晶反應(yīng)平臺,但在此平臺溫度以下,仍然得到A 相和碳化物相[11]。 （1） 鑄態(tài)組織：高鉻鑄鐵在鑄態(tài)時組織為(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。高鉻鑄鐵組織中,隨Cr 含