【正文】 良好發(fā)揮。（3）對鉻系白口鑄鐵生產中，孕育處理、變質處理等工藝手段進行試驗研究，以增加形核率、細化晶粒、改變特定相形貌、改善鑄件微觀組織結構，為提高鑄鐵性能提供有效的輔助工藝措施。（4）對傳統(tǒng)的砂型鑄造方法進行改進，將傳統(tǒng)材料與現代材料加工方法相結合，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用，為改善組織形態(tài)、提高鑄件性能提供更廣闊的空間?？傊?，國內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行了廣泛、系統(tǒng)的研究，在提高鑄鐵綜合力學性能和性能) 價格比方面都取得了顯著成果。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用前景。 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系。選擇成分時必須依據下列兩個條件：（1） 碳化物的形態(tài)、數量、分布（2） 基體組織的調整。合金元素中對碳化物的形態(tài)、數量、分布其主要作用的是C和Cr；與基體組織有關的元素主要有淬透性生成碳化物的元素：Cr、Mo、Mn、V等。 改變碳化物的形狀和分布的途徑較常使用的是變質處理。通過對鐵水進行變質處理，控制碳化物的生長過程，穩(wěn)定碳化物的組織和形狀，同時也起到細化晶粒的作用，使碳化物團?；瑫r獲得韌性和抗磨性的良好配合。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]。為了獲得孤立的M7C3型化合物，避免網狀碳化物的生成，應嚴格控制鑄鐵中的Cr/C。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，涂料應采用耐火度高的高鋁粉或鎂粉與酒精混合拌制。另外，為獲得細晶粒組織和好的表面質量，在鑄件外形不太復雜的情況下，金屬型鑄造也被廣泛采用。(2)高鉻鑄鐵的收縮量與鑄鋼相近，%2%進行計算[19]。在砂型制作上，其冒口大小可按碳鋼的規(guī)定進行計算，而澆注系統(tǒng)則按灰鑄鐵計算，但需把各截面積增加20%30%。澆冒口的選擇應注意兩個方面:一是要保證鑄件工作帶( 使用部位)的質量；二是要盡量提高鑄件的成品率。(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冒口或易割冒口。 熔煉與澆注鐵液由12kg中頻感應電爐熔化，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℃，熔煉選用中頻感應電爐。(2)爐襯采用酸性或堿性爐襯均可，爐襯的配比、打結、烘干和燒結均按常規(guī)工藝進行。(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)。(4)送電熔化將電爐功率調至最大進行熔化，由于Cr的熔煉損耗較大(約5%15%)，故鉻鐵應在最后加入，通常是待廢鋼全部熔化后加入烤紅的鉻鐵。 (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。(6)澆注在中頻感應爐中熔化，溫度不必太高，溫度達到1480℃時即可出爐，鐵液在包內應停留一段時間進行鎮(zhèn)靜，視工件大小不同可在 13801410℃之間進行澆注。 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。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℃。（2） 回火：回火是鑄件淬火后必不可少的工序?；鼗饻囟冗x取為260℃，使鑄件淬火后的的組織趨于均勻。（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，試樣熱處理后經磨床打磨成無缺口的擺錘式沖擊試樣，每組6根。下圖（22）為沖擊試樣圖[20] 圖22 沖擊試樣 測試樣的洛氏硬度值試驗所用的硬度計為HR150T型洛式硬度計，從做完沖擊試驗的鑄件中隨機抽取一根進行硬度檢測，在鑄件的不同部位測量3點，取其平均值為該組高鉻鑄鐵的硬度值（HRC）。 斷口形貌觀察從擺錘式沖擊斷裂試樣上截取斷口部分，經丙酮清洗后在掃描電子顯微鏡（SEM）下進行斷口形貌的觀察。 金相組織觀察對每組試樣經打磨、拋光、腐蝕后在金相顯微鏡下觀察組織形貌。 第3章 實驗結果 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+及奧氏體的轉變產物，如圖31。當Cr含量大于12%時，高鉻鑄鐵的共晶碳化物主要是M7C3型共晶碳化物，所以高鉻鑄鐵的鑄態(tài)組織為奧氏體+M7C3型碳化物，碳化物呈菊花狀和條塊狀[21]。 （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。未加釩的組織中碳化物比較粗大，呈長片狀或長條狀，有尖銳棱角，并以網狀碳化物存在。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)網狀分布轉變?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]。%時，碳化物由長條狀變短，組織得到細化，%時，碳化物進一步變短，呈現團塊狀，分布更加均勻。 （a） 未加釩 （b） % （c） %（1000）圖32 經熱處理后高鉻鑄鐵的金相組織 結果分析因為釩在鑄鐵中既能強化基體，又能與碳、氧結合形成極穩(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]。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，提高馬氏體轉變溫度Ms ，在鑄態(tài)容易獲得馬氏體。極小的碳化釩顆粒均勻分布組織中，提高機械性能，此外釩在結晶時可作為外來核心，明顯控制結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。高鉻鑄鐵在鑄態(tài)冷卻過程中，其基體相過飽和地溶解了合金元素及碳元素，而處于不穩(wěn)定狀態(tài)。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。二次碳化物的析出，將使此時的奧氏體中的合金元素及碳元素含量降低， 并且相應地提高了開始馬氏體轉變溫度及馬氏體轉變終了溫度，從而有利于在空淬過程中增加馬氏體數量和減少殘余奧氏體量。同時，合金元素的降低也導致白口鑄鐵的奧氏體轉變曲線的左移，即使其淬透性下降[24]。 另一方面，當加熱溫度超過其共析轉變溫度時，隨著加熱溫度的升高，奧氏體中碳元素及合金元素的溶解度也隨之升高。當到達某一溫度后，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。 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，影響奧氏體的轉變曲線，及其轉變產物的成分[25]，因而對白口鑄鐵的熱處理過程起著支配作用。 斷口形貌分析從沖擊斷裂試樣上截取斷口部分，經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。高鉻鑄鐵是高硬度脆性材料，試樣的宏觀端口均屬于脆性斷裂，通常脆性斷裂也會產生微量的塑形變形。 （a）釩含量為0