【正文】 來少了一半。在使用高鉻鑄鐵磨球時，必須考慮到實際工況條件。如何處理好磨球硬度與韌性、淬透性與合金元素含量這兩對矛盾一直是實際生產(chǎn)中未解決的難題，通常是硬度高則韌性低，破碎率高；合金元素含量高使淬透性提高，但成本增加。渣漿泵在礦山、冶金、火力發(fā)電、煤炭、化工和環(huán)保等工礦部門廣泛應(yīng)用于輸送高濃度渣漿，其四大過流件如蝸殼、葉輪、前護板和后護板等在工作過程中不但承受物料的沖刷磨損，而且還承受漿料的腐蝕作用，運行工況極其惡劣，因此其過流部件成為冶金礦山行業(yè)常見的易損件。高鉻鑄鐵是渣漿泵過流件的理想候選材料，通過碳、鉻含量水平的調(diào)整或選擇，可以獲得不同工礦條件下過流件的最佳使用效果。西安交通大學研究的Cr28%左右的高鉻鑄鐵和利用稀土變質(zhì)處理的高鉻鑄鐵耐沖刷腐蝕性能優(yōu)越，可望成為渣漿泵過流件的新材料。高鉻鑄鐵在水泥磨上的應(yīng)用。厚大截面的磨輥襯板需要有一定抗沖擊能力的高鉻鑄鐵品種，用于大型水泥立磨。高鉻鑄鐵在破碎機鄂板上的應(yīng)用。因顎板耐磨性差，造成頻繁更換，不僅增加了破礦成本，而且降低了生產(chǎn)率，增大了工人勞動強度，因此，提高顎板耐磨性問題已引起了人們的重視。江西科學研究所研制的高鉻鑄鐵顎板在滸坑鎢礦試用表明，其耐磨性比高錳鋼提高兩倍以上[6]。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用變質(zhì)與激冷等工藝措施細化球化碳化物時可顯著提高耐磨性能但使碳化物細化與團球化的技術(shù)離實際生產(chǎn)應(yīng)用還有很大距離。但目前的應(yīng)用范圍僅限于磷酸腐蝕工況需要進一步推廣。（4）)超高鉻鑄鐵系高合金材料鑄造性能不佳要使之穩(wěn)定生產(chǎn)在鑄造生產(chǎn)工藝方面還要做大量的工作 高鉻鑄鐵的研究現(xiàn)狀國內(nèi)鑄造工作者關(guān)于鉻系白口鑄鐵的研究主要集中在化學成分選擇、熱處理工藝確定、變質(zhì)劑選擇、良好碳化物類型的獲得及磨損機理研究等領(lǐng)域。（2）在化學成分合理的基礎(chǔ)上，對鉻系白口鑄鐵的熱處理工藝進行研究，以得到與型碳化物良好搭配的基體組織，充分發(fā)揮高硬碳化物的耐磨性和基體對碳化物的穩(wěn)固作用，保證在不同使用工況下耐磨性的良好發(fā)揮。（4）對傳統(tǒng)的砂型鑄造方法進行改進，將傳統(tǒng)材料與現(xiàn)代材料加工方法相結(jié)合，探討了金屬型鑄造、噴涂成型、快速凝固等新工藝在鉻系白口鑄鐵制備中的應(yīng)用，為改善組織形態(tài)、提高鑄件性能提供更廣闊的空間。隨著研究工作日趨深入、完善，鉻系白口鑄鐵將具有更廣闊的應(yīng)用前景。選擇成分時必須依據(jù)下列兩個條件：（1） 碳化物的形態(tài)、數(shù)量、分布（2） 基體組織的調(diào)整。 改變碳化物的形狀和分布的途徑較常使用的是變質(zhì)處理。當鑄鐵組織中的碳化物類型為孤立的M7C3時，這種碳化物硬度高對基體的割裂作用小，利于高鉻鑄鐵綜合性能的提高[18]。表21 試樣的化學成分元素CCr MnMoSi含量%26%%%%表22 試樣中釩的加入量 試樣編號123V含量0%% 造型工藝采用樹脂自硬砂造型(1)造型宜采用水玻璃硅砂等強度高且透氣性好的砂型，涂料應(yīng)采用耐火度高的高鋁粉或鎂粉與酒精混合拌制。(2)高鉻鑄鐵的收縮量與鑄鋼相近，%2%進行計算[19]。澆冒口的選擇應(yīng)注意兩個方面:一是要保證鑄件工作帶( 使用部位)的質(zhì)量；二是要盡量提高鑄件的成品率。 熔煉與澆注鐵液由12kg中頻感應(yīng)電爐熔化，鐵液過熱溫度為1520—1560℃，澆注溫度為1410—1450℃ (1)出爐溫度高鉻鑄鐵的熔點比一般鑄鐵高約為1200℃，出爐溫度約為1500℃，熔煉選用中頻感應(yīng)電爐。(3)裝料一般按正常順序加料，先將灰生鐵、鉬鐵等難熔鐵合金裝入爐底，而后將廢鋼等按照下緊上松的原則裝填 (有助于塌料)。 (5)脫氧待金屬爐料全部熔化并提溫至1480℃后，再加入錳鐵、硅鐵及鋁進行脫氧。 實驗方法 熱處理（1） 淬火：高鉻鑄鐵在鑄態(tài)和淬火態(tài)都具有很好的耐磨性。（2） 回火：回火是鑄件淬火后必不可少的工序。（3） 加熱溫度為：960℃ 保溫時間為：2h 冷卻方式：空冷 回火溫度為：260℃ 回火時間為：3h 圖21 鑄件的熱處理工藝曲線 測試樣的沖擊韌度值實驗采用JB30A型沖擊試驗機，試樣熱處理后經(jīng)磨床打磨成無缺口的擺錘式?jīng)_擊試樣，每組6根。 斷口形貌觀察從擺錘式?jīng)_擊斷裂試樣上截取斷口部分，經(jīng)丙酮清洗后在掃描電子顯微鏡（SEM）下進行斷口形貌的觀察。 第3章 實驗結(jié)果 釩對高鉻鑄鐵組織的影響 高鉻鑄鐵的鑄態(tài)組織高鉻鑄鐵的鑄態(tài)金相組織為共晶碳化物+奧氏體+及奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，如圖31。 （a） （1000） 圖31 高鉻鑄鐵的鑄態(tài)金相組織 高鉻鑄鐵的熱處理態(tài)組織高鉻鑄鐵加入釩元素熱處理后的組織為馬氏體+碳化物+彌散分布的二次碳化物，如圖32所示。加入釩以后高鉻鑄鐵的碳化物明顯細化，形態(tài)也發(fā)生改變，共晶碳化物由原來的連續(xù)網(wǎng)狀分布轉(zhuǎn)變?yōu)楣铝⒌膱F塊狀分布，長條形的碳化物明顯變短，尖角明顯鈍化[22]。 （a） 未加釩 （b） % （c） %（1000）圖32 經(jīng)熱處理后高鉻鑄鐵的金相組織 結(jié)果分析因為釩在鑄鐵中既能強化基體，又能與碳、氧結(jié)合形成極穩(wěn)定的化合物，釩通常以VC、V2C、V2O5等顆粒形態(tài)，分布于鑄鐵組織中[23]。極小的碳化釩顆粒均勻分布組織中，提高機械性能，此外釩在結(jié)晶時可作為外來核心，明顯控制結(jié)晶過程中晶粒長大和碳化物晶界的移動，從而細化組織，改善碳化物分布，減少粗的柱狀晶組織，改善性能。在隨后的熱處理過程中，隨著加熱溫度的升高，碳及合金元素的擴散能力逐漸增加，必然導致二次碳化物的析出。同時，合金元素的降低也導致白口鑄鐵的奧氏體轉(zhuǎn)變曲線的左移，即使其淬透性下降[24]。當?shù)竭_某一溫度后，溶解度大于奧氏體中的實際含量時，將導致已析出的二次碳化物重新溶入奧氏體，此時的奧氏體中合金元素及碳元素含量增高，從而導致白口鑄鐵的淬透性增高。 斷口形貌分析從沖擊斷裂試樣上截取斷口部分，經(jīng)丙酮清洗后在掃描電子顯微鏡下觀察斷口形貌，如圖33所示。 （a）釩含量為0 （b）% （c）%圖33試樣的斷口形貌（a） 圖所示為未加釩元素試樣的斷口形貌，電鏡下可觀察到較大的斷裂面，斷口呈冰糖狀，肉眼觀察可見斷口呈晶粒狀，顏色略顯明亮，是沿晶斷裂。可見斷面組織明顯細化，有河流狀條紋，屬于解理斷裂。可見細小分布的球狀組織，分析是經(jīng)釩細化的碳化物質(zhì)點。 沖擊韌性 釩含量對沖擊韌性的影響表31試樣的釩含量與沖擊韌性值123456平均值0 %% 沖擊韌性圖圖34 釩含量與沖擊韌性坐標圖 結(jié)果分析 鑄態(tài)下高鉻鑄鐵的硬度和沖擊韌度都不高, 這是由于基體為奧氏體和存在鑄造應(yīng)力所致。二次碳化物的析出發(fā)生在高溫保溫過程和奧氏體區(qū)內(nèi)的冷卻過程中, 因此, 合金試樣隨淬火溫度的提高, 沖擊韌度明顯上升, 加入釩后, 由于微量的釩可以細化晶粒, 使網(wǎng)狀碳化物呈明顯彌散分布[27], 因而, 沖擊韌性明顯提高。另一方面, 高溫保溫時, 一次碳化物尖端處, 由于自由能高, 且原子擴散能力增強, 尖端處的原子易于擴散到低濃度的基體中[28], 使之鈍化,既增加基體中固溶的碳和合金元素, 又能減弱對基體的割裂作用, 這也是使沖擊韌度提高的因素。釩是強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，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。此外釩能使高鉻鑄鐵中的碳化物以團球狀均勻分布，減少了對基體的割裂作用。%時，熱處理溫度為1000附近時，其力學性能最佳[30]。 致謝本研究及學位論文是在我的老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。從課題的選擇到項目的最終完成，李老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持