钨系合金白口铸铁铸态组织及碳化物的研究

鉴于钨系合金白口铸铁组织的复杂性和多样性,本文对各种成分的试样进行了金相、扫描电镜观察,并通过X光衍射、电子探针、显微硬度以及染色腐蚀等分析方法,对钨系铸铁的相组成、碳化物的结构类型及形态进行了研究。试验结果表明,钨系合金白口铸铁在铸造条件下获得的组织为介稳定组织,其碳化物的辊结构类型与钨碳比(W/C)有关。当W/C在2以下时,合金中酸化物为M_3C;W/C为2～6时,虽然仍以M_3C型殡化物为主,但在三元共晶中出现M_6C;当W/C大于6时,碳化物以M_6C型为主,且在三元共晶中出现M_(23)C_6。各种碳化物依据其相结构及生长条件,将以各种形态出现:初生M_6C型碳化物常以块状或开叉状形态存在,M_6C型碳化物在二元共晶中以鱼骨状、三元共晶中以羽毛状存在;M_3C型碳化物以板状或网状构成离异共晶;M_(23)C_6型碳化物却呈短条状或破碎状以离异共晶形式群在。     

钨合金白口铸铁共晶碳化物团球化工艺的研究和应用

针对钨合金白口铸铁脆性大,使用范围窄,研究了碱金属元素Ｋ、Ｎａ对其组织的性能的影响。结果表明,钨合金白口铸铁经Ｋ、Ｎａ变质处理后,共晶碳化物由网状分布变成团球状分布,碳化物明显细化和分布均匀分布,分析了碳化物团球化机理,碳化物形态的改善导致钨合金铸针的冲击韧工和抗击磨损性能明显提高。     

添加铬合金化和复合变质处理对白口铸铁组织性能的影响

在熔炼过程中通过对熔体进行复合变质处理，制备普通白口铸铁和含铬白口铸铁试样及其在相同铸造条件下的变质试样；对试样进行金相显微组织观察、碳化物定量分析和宏观硬度测量，研究添加铬合金化和复合变质处理对普通白口铸铁碳化物类型、形态、分布和性能的影响。研究结果表明，铸铁铬含量较低时，碳化物类型为（Fe，Cr）3C或（Fe，Cr）3C＋（Cr,Fe）7C3，呈粗大网状结构：经复合变质处理后，碳化物变得孤立、分散，网状结构被消除；随着铬含量增加，碳化物全部转变为（Cr,Fe），C3，共晶团中碳化物呈菊花状分布，并在共晶团心部附近出现近似六方形的块状（Cr,Fe）7C3碳化物；经复合变质处理后，共晶碳化物变的细小分散、分布均匀，菊花状形态消失，但六方形（Cr，Fe）7C，碳化物仍然存在；白口铸铁经复合变质处理后，其洛氏（HRC）硬度比变质前有明显提高。     

Fe—C—Cr合金三相共晶与四相包共晶反应对铬系白口铸铁组织的影响

以Fe-C-Cr三元合金相图分析了不同成分的铬系白口铸铁的凝固过程,阐述了三相共晶及四相包共晶反应对其微机组织的影响。通过试验对比,提出了合金元素对铬系白口铸铁微观组织的影响主要是通过对其三相共晶及四相包共晶反应过程的影响而产生。     

重熔对高铬白口铸铁遗传性的影响

采取重熔的工艺措施并在第二次重熔时进行保温处理，研究高铬白口铸铁中碳化物的遗传性并对高铬白口铸铁的力学性能进行测试．结果表明：高铬白口铸铁中的碳化物经过重熔仍存在明显的遗传现象；随着重熔次数的增加，碳化物组织遗传效应减弱，力学性能下降；保温处理可以改善碳化物的组织遗传性；过长的保温时间导致碳化物变得粗大，高铬白口铸铁的力学性能下降．     

低铬白口铸铁的变质处理

白口铸铁的韧性与其组织中碳化物的数量,形貌和分布很有大关系。本文通过变质处理,使低铬白口铸铁中的碳化物由连续的网状及粗大的板状转变为断开的不规则块状,冲击韧性由6J/cm~2左右上升到10J/cm~2以上。本文还对变质机理作了初步探讨。     

稀土白口铸铁的研究

研究了稀土变质处理对普通白口铸铁、低铬白口铸铁和高铬白口铸铁凝固过程、金相组织和机械性能的影响。经稀土变质处理后的白口铸铁在凝固过程中的过冷度增大,细化了初生奥氏体枝晶和改善了碳化物的形态,同时白口铸铁性能在不同程度上得到了提高。     

多元低合金(Cr-V-Ti-Nb)孕育铸铁轧辊

磨粉、轧油、轧糖用的轧辊,目前在国内外普遍采用Ni—Cr—Mo合金铸铁,但Ni、Mo价格昂贵所以轧辊成本较高。本文讨论了用天然V—Ti生铁和Nb—P生铁生产Cr—V—Ti—Nb合金铸铁轧辊,并对轧辊的成份、组织和性能进行了分析。本文根据电镜扫描和微区分析探讨了一些元素在白口铸铁中的存在形式和作用机理。 稀土一硅铁钡复合孕育白口铸铁,促使碳化物断网和孤立化。从而提高了铸铁的冲击韧性和抗磨性。本文对白口铸铁的孕育机理作了初步的探讨。轧辊采用先进的双金属高心铸造工艺,外层用多元低合金铸铁,内层用HT20—40。     

四种典型合金白口铸铁磨损特性的研究

在模拟实际件冷度速度的基础上，着重研究了四种典型合金白口铸铁的强度、组织、耐磨性及磨损形貌。试验结果表明：以Ｍ７Ｃ３型加ＶＣ型碳化物的Ｍ２合金，其硬度高，碳化物分析均匀，耐磨性好。     

钒对低铬白口铁碳化物团球化的影响

碳、铬、锰和钼等合金元素对白口铸铁碳化物团球化的影响已有研究。本课题是在低铬白口铸铁中加入钒,以观察不同含量的钒对碳化物团球化的影响,并对试样分别进行正火及油淬处理,还观察了在铸态、正火及油淬三种条件下钒的作用以及相应状态下试样的冲击韧性和硬度。     

热处理工艺对高铬白口铸铁组织和性能的影响

分析了铸态及不同热处理工艺条件下高铬白口铸铁的组织和性能,结果表明：高铬白口铸铁铸态组织中共晶碳化物呈宫续和断续网状分布,对材料的韧性损害较大,通过热处理后可改善共晶碳化物的形态及分布,同时使基体组织到强韧化配合。     

Cr3C2颗粒增强型堆焊合金组织与性能分析

对加入Cr3C2的药芯焊丝制备的Cr3C2增强型堆焊合金组织和性能进行了分析。添加Cr3C2的自保护药芯焊丝堆焊工艺性能良好,堆焊表面少飞溅,无裂纹气孔。通过对比实验研究发现,加入Cr3C2的药芯焊丝制备的Cr3C2增强型堆焊合金组织细小,高温冲击韧性明显优于WC颗粒增强型药芯焊丝,合金组织中既有颗粒增强型药芯焊丝堆焊产生的颗粒增强相,又有高铬铸铁型药芯焊丝堆焊产生的高硬度初生碳化物,双重强化机制使堆焊层显微硬度达到含Nb高铬铸铁堆焊层的水平,平均硬度60 HRC以上。     

Nb-Si复合变质处理对中钒白口铸铁组织及性能的影响

本文采用Nb—Si复合变质剂对中钒白口铁(4.10～4.25％ V、2.2～.4％ C)进行变质处理,并施以五种热处理规范。分析了Nb在铸铁中的存在状态,变质强化机理,以及Nb对白口铸铁的组织形态、机械性能和抗磨性的影响。结果表明,添加微量Nb(0.1％),可使含钒量降至4.2％左右,不仅碳化物形貌得到改善,而且中钒白口铸铁的韧性大为提高。     

悬浮铸造对低铬白口铸铁组织及性能的影响

本文通过实验室不同工艺方案的试验,探讨了悬浮铸造对低铬白口铸铁组织和性能的影响。结果表明,悬浮铸造能细化低铬白口铸铁组织,改善碳化物的形态和分布特征,使冲击韧性提高87%。     

高铬钼合金白口铸铁中碳化物的团球化

15%Cr、3%M_0合金白口铸铁经高温球化热处理后,共晶碳化物由断网状转变成球状,冲击值由碳化物未球化时的 ak=0.5～0.6kg·m/am~2提高至球化后的α=1.02kg·m/cm~2。在一定条件下,球化后材料的抗磨性也有所提高。本文主要论述研究过程和结果。此外,还讨论了碳化物的球化机理及影响因素等。     

悬浮铸造对低铬白口铸铁组织及性气性能的影响

本文通过实验室不同工艺方案的试验，探讨了悬浮铸造对低铬白口铸铁组织和性能的影响，结果表明，悬浮铸造能细化低铬白口铸铁组织，改善碳化物的形态和分布特征，使冲击韧性提高87%。     

热处理对高铬铸铁磨损特性的影响

高铬铸铁具有优良的耐磨性,主要是由于其基体为马氏体组织,碳化物类型为六方晶系的（Ｆｅ,Ｃｒ）７Ｃ３,碳化物呈六角棒状、针状、条状分布,显著地改善了材质的力学性能．煤粉对管道的磨损,属于软磨粒低应力的磨料磨损,这种高铬铸铁用于此工况下能发挥出其优良的性能．经金属Ｘ射线分析证明碳化物是（Ｆｅ,Ｃｒ）７Ｃ３,通过透射电镜分析,发现其基体组织为奥氏体、板条（位错）马氏体与孪晶马氏体．用电子探针对金相组织中的黑色区进行了分析,发现此处贫铬而易被腐蚀．通过磨损试验证明高铬铸铁耐磨性好,成本低,与稀土高铬镍氮相比,成本降低６０％,与钨铬合金相比,成本降低７０％．     

悬浮铸造对高铬白口铸铁组织和性能的影响

研究采用66%Cr-Fe合金作为悬浮剂，通过大量的实验，研究了悬浮铸造对高铬白口铸铁显微组织和力学性能的影响。研究结果表明，适量的加入悬浮剂，可以明显的改变高铬白口铸铁的组织，使原来连续网状的碳化物变为细小均匀的粒状碳化物，冲击韧性提高约20%-30%，抗磨性能提高20%。     

高铬白口铸铁的强化原则

论述了化学成分和热处理工艺对高铬白口铸铁碳化物形貌与分布,以及基体组织的影响,介绍了根据不同铸件进行化学成分的设计原则。     

硼对铬系白口铸铁组织与性能的影响

本文研究了硼对铬系白口铸铁组织中碳化物形貌及其力学性能的影响。结果表明,加入适量的硼后,在亚共晶低铬白口铁中,能使连续网状的莱氏体型共晶碳化物转变为孤立的块状;在亚共晶高铬白口铁中,使共晶碳化物分布均匀;在过共晶高铬白口铁中,可使初生碳化物由粗大的六角形转变为细小、圆整的团状,力学性能亦有较大幅度的提高。测试还表明,硼有使铬系白口铁共晶转变开始温度下降的倾向。