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高铬铸铁衬板热处理工艺

高铬白口铸铁被誉为当代优良的抗磨料磨损材料之一，广泛用于造船、矿山、冶金、火力发电、水泥粉磨等行业中。热处理是改善高铬铸铁***结构的一种重要工艺，对改善高铬铸铁材料的硬度、韧性和耐磨性均具有重要作用。集美大学轮机工程学院通过研究高铬铸铁材料的***与热处理工艺条件之间的关系，获取了泥浆泵叶片铸铁件的热处理工艺。

高铬铸铁的***和性能

1．铸态

***：索氏体+共晶碳化物及条状块状棒状碳化物。

硬度：HR***8.6，49.3，46.0，49.4，51.7。平均硬度：HR***9。

2．热处理态

经过“正火空冷+回火空冷”的热处理后，硬度平均为HRC60.5，金相***为马氏体+共晶碳化物+条状块状棒状碳化物。

硅能提高材质的屈强比'同时起到固溶强化和提高回火稳定性的作用'硅还具有良好的脱氧能力'但是硅对韧性有不利的影响'特别是铬、锰、硅三种元素配比不当时铸件的裂纹及开裂倾向增大'因此控制在0.5%-0.9%,但锰不但有较强的脱硫和脱氧能力'而且对提高淬透性非常有利'但锰使钢的过热敏***增大'导致晶粒粗大，权衡利弊'锰按常规加入，控制在0.8%-1.2%。

耐磨技术高铬铸铁合金衬板的主要特点是什么？

为解决材料硬度和韧性相匹配的问题，20世纪30年代后期，美国对铬的质量分数为~30^的合金白口铸铁进行了研究，发现铬的质量分数大于12％时，碳化物由渗碳体Fe3C转变为Cr7C3型碳化物，它的硬度高，***形态为菊花状和条块状，因此韧性大幅度地提高。高铬铸铁合金衬板中铬的质量分数大于11％，铬、碳含量的比值超过4.5。在这种条件下，高硬度M7C3型碳化物几乎全部代替了从M3C型碳化物。型碳化物呈六角形杆状及曲面板条状分布在基体中。

相对于普通白口铸铁或低铬铸铁而言，可以认为高铬铸铁合金衬板 中的碳化物是不连续相，而基体是连续相。也就是说，碳化物对基体的***作用大大减小，因而高铬铸铁的韧性优于普通白口铸铁和低铬铸铁。型碳化物的硬度很高，为1300~1800HV，而M7C3型碳化物的硬度只有800?1200 HV，因此M7C3型碳化物的形成赋予了铸铁以高的硬度。通过添加其他合金元素以及进行适当的热处理，高铬铸铁可以获得不.同的基体***，以满足各种不同工况对耐磨材料提出的性能要求。高铬铸铁已在许多领域得到广泛应用，如球磨机衬板、磨球、反击破碎机板锤、轧钢机轧辊等。在高铬铸铁发展的同时，各类合金钢由于其高韧性、低成本及良好的耐磨性而得到快速发展。在低冲击或无冲击条件下，高铬铸铁和合金钢以的性能价格比取代了高锰钢。以磨机衬板为例，20世纪60年代之前均采用高锰钢，70年代后即被合金钢和高铬铸铁所代替。三代耐磨材料各有特点，至今仍分别在不同的工况条件下得到广泛的应用。

高铬铸铁衬板热处理

实验表明，奥氏体化温度越高，残留奥氏体量越多，马氏体量越少。随着奥氏体化温度的升高，高铬铸铁的硬度先升高再降低，在 1000℃ 淬火时，试样的宏观硬度高，为62.74 HＲC。这是因为二次碳化物沉淀析出的温度决定了在奥氏体中溶解的碳含量和合金元素含量，进而显著地影响 Ms 点的温度和淬火硬度。当奥氏体化温度较低时，析出的二次碳化物数量多、颗粒小、分布均匀，奥氏体中碳及合金元素含量少，空冷后马氏体硬度较低; 但是如果奥氏体化温度过高，析出的二次碳化物数量少、颗粒大、分布不均匀，奥氏体中碳及合金元素含量多，奥氏体稳定性高、Ms 点降低，导致淬火后残留奥氏体多、马氏体少，硬度又会降低。

　　对 1000℃保温不同时间后淬火的试样进行硬度测试的结果表明，保温 2 h 后空冷的试样硬度很高，为64.04 HＲC。如果保温时间继续延长，随着奥氏体晶粒长大以及奥氏体中析出的二次碳化物的增多，材料硬度反而降低。

　　为了消除内应力和提高韧性，高铬铸铁淬火后应进行回火。高铬白口铸铁合金含量较高，回火稳定性好，在 250～500℃回火时不仅韧性有所提高，而且硬度下降不大。将上述 1000℃保温 2 h 后空冷的高铬铸铁试样，分别在 250℃和 450℃进行 2 h 回火，发现250℃回火后碳化物***呈细小的粒状和块状，边界圆钝，弥散分布; 而 450 ℃回火后的碳化物***条块较大，部分碳化物呈状分布。显微硬度测试表明，250℃回火 2 h 后基体的显微硬度高。热处理后，试样的硬度和冲击性能比铸态都有所提高，经1000℃×2 h 淬火+250℃×2 h 回火工艺处理的试样的冲击值提高幅度十分显著，冲击吸收能量达到4.13 J。