Fe-Cr-B白口铸铁的组织与性能研究

白口铸铁是一种不可替代的传统耐磨钢铁材料，在组织上以共晶碳化物为耐磨相，虽然硬度较高，但韧性偏低，限制了其寿命及应用工况。本文研究一类以硼化物为耐磨相的Fe-Cr-B新型白口铸铁，旨在获得优良的综合性能，来发展传统白口铸铁。该类白口铸铁在成分上具有低碳、高铬、高硼的特点；铸态条件下，基体为大部分板条状马氏体，耐磨相为比共晶碳化物显微硬度更高的共晶硼化物M2B；具有良好的淬透性，可像镍硬铸铁一样不经过热处理直接应用，且具有良好的综合性能。     

含钨量对铸态290Cr26MoW耐磨铸铁组织和硬度的影响

铸态合金耐磨铸铁适用于大型或复杂结构耐磨件。通过金相组织观察、X射线衍射相结构分析、图像分析仪定量金相测试和力学性能检测,研究了含钨量对铸态290Cr26MoW耐磨铸铁组织、结构和硬度的影响规律。结果表明,在含0～2.79%W的范围内,随着含W量的增加,铸态290Cr26MoW耐磨白口铸铁的初生基体数量减少,共晶团数量增加,共晶碳化物数量增加;铸态290Cr26MoW耐磨白口铸铁的碳化物结构类型没有改变,M7C3型碳化物为共晶碳化物;铸态290Cr26MoW耐磨白口铸铁基体的奥氏体比例增加,马氏体减少。马氏体多位于共晶团,即共晶碳化物周围。铸态290Cr26MoW耐磨白口铸铁的硬度由共晶碳化物数量和硬度以及基体中奥氏体和马氏体数量比共同决定。     

低铬抗磨白口铸铁热处理的研究

本文研究了经稀土变质处理的低铬白口铸铁在热处理过程中显微组织的变化,主要包括共晶碳化物形态的变化和二次碳化物的析出,并研究了热处理工艺参数对冲击韧性和硬度的影响。结果表明,低铬白口铸铁在淬火加热和保温阶段,其网状共晶碳化物向基体中溶解引起薄弱处断开,因而改善了共晶碳化物的形态和分布,这是淬火能提高低铬白口铸铁韧性的主要因素。低铬白口铸铁经950℃×2h加热空淬,可获得较好的韧性和最高的硬度。     

共晶碳化物对白口铸铁热塑性的影响

通过对白口铸铁锻造裂纹的断口分析及锻造温度范围内不同温度下水淬白口铸铁宏观硬度及组织变化的研究,对共晶碳化物在不同锻造温度下形态、数量的变化对白口铸铁的热塑性的影响规律进行了探讨。结果表明,共晶碳化物是影响白口铸铁热塑性的主要因素;白口铸铁加热至950℃时,共晶碳化物开始大量分解固溶,导致高温下白口铸铁具有极为良好的塑性,可进行大变形量的锻轧加工。     

等温淬火对Mn-Cr白口铸铁力学性能和耐磨性的影响

在优选化学成分的基础上,研究了等温淬火温度对2.0Mn-0.3Cr(wt%)合金白口铸铁的力学性能及抗磨性能的影响,并与铸态合金白口铸铁、高铬铸铁及高锰钢的抗磨性进行比较.结果表明:不同的等淬温度可获得不同的基体组织,在325℃等温淬火2h可获得硬度和韧性均较高的奥氏体和贝氏体组织,且耐磨性能良好,是一种有希望的廉价耐磨新材料.     

杂质泵用白口铸铁的种类、性能及应用范围

白口铸铁按基体分为铁素体白口铸铁、铁素体-奥氏体白口铸铁、奥氏体白口铸铁、珠光体白口铸铁和马氏体白口铸铁。铁素体白口铸铁的主要缺点是脆性大、易裂，可用来制造输送磷酸料浆的料浆泵过流部件。铁素体-奥氏体白口铸铁的耐腐蚀性能比铁素体白口铸铁高，但成本也较高，主要用于制造磷石膏和脱硫泵的过流部件。ECR奥氏体白口铸铁有良好的耐腐蚀性，一定的耐磨性和良好的韧性，主要用于制造盐浆泵的过流部件。珠光体白口铸铁的硬度较低，加工性能较好，用于砂泵中某些磨损较少的部件。马氏体白口铸铁的显微硬度越高，其耐磨性越好，应根据耐磨性要求选用。     

盐浴等温淬火对高合金白口铸铁组织及性能的影响

研究了盐浴等温淬火对高合金白口铸铁组织和性能的影响。结果表明：不同温度盐浴淬火，高合金白口铸铁共晶碳化物形态及分布基本没有变化，基体组织是过冷奥氏体在不同温度下的转变产物；盐浴等温淬火可提高高合金白口铸铁的冲击韧性及耐磨损性能。随着盐浴等温淬火温度的提高，高合金白口铸铁冲击韧性、硬度有所下降。     

高铬白口铸铁中碳当量对抗磨性能的影响

高铬白口铸铁的共晶显微组织与普通白口铸铁的共晶组织不同,其中不连续的条块状共晶铁、铬碳化物M7C3占25%左右,与富铬的二次碳化物位于金属基体奥氏体或其转变产物中,而后者的M3C碳化物能占到48%,可看作渗硫体基体或海锦状渗碳体,里面镶嵌奥氏体转变产物,所以共晶型高铬白口铸铁的韧性比普通共晶型白口铸铁好,共晶组织中碳化物的短小空间对共晶奥氏体基体起到良好的保护作用,在高应力磨料磨损条件下,过共晶高铬白口铸铁中的大块状初生M7C3碳化物能很好地抵抗磨粒对抗磨件施加的法向压力和切向剪切力,不易断裂,故而抗磨性能较好.     

铸态高铬锰奥氏体白口铸铁抗磨性试验研究

研究了铸态高铬锰奥氏体白口铸铁的抗磨性,并与高铬马氏体白口铸铁比较,结果表明:在磨料硬度高且有较大冲击载荷条件下,奥氏体白口铸铁的抗磨性优于马氏体白口铸铁,且其生产工序简,生产成本低。     

高铬白口铸铁的高温性能

在保持碳化物数量基本不变、通过改受Ｃｒ／Ｃ比未获得不同碳化物组成及形态的条件下，测试了四种亚共晶高铬白口铸铁的高温性能。结果表明，碳化物的组成与形态对高铬白口铸铁的高温性能有较大影响，高铬白口铸铁的高温抗拉强度、高温冲击功存在一热塑性温度转变区．关键词：     

Development of boron white cast iron

Abstract

With boron substituting for carbon in cast iron composition and eutectic borides substituting for eutectic carbides in microstructure as the hard wear resistant phase, a new kind of wear resistant white cast iron has been developed. The microstructure and mechanical properties of this new white cast iron both in the as cast state and after appropriate heat treatments were studied. The results show that the as cast microstructure of the boron white cast iron comprises a dendritic matrix and interdendritic eutectics, and the eutectic compound is that of M₂B or M′_0˙9Cr_1˙1B_0˙9 type, where M represents Fe, Cr or Mn and M′ represents Fe or Mn. The morphology of the eutectic borides is much like that of carbide in high chromium white cast iron, but the hardness of boride is higher than that of carbide. The matrix in as cast microstructure comprises martensite and pearlite. After austenitising and quenching, the matrix mostly changes to lath type martensite and the eutectic borides remain unchanged. In addition, two different sizes of particles, with different forming processes during heat treatment, appear in the matrix. The boron white cast iron possesses higher hardness and toughness than conventional white cast iron and nickel hard white cast iron, and has a better balance between hardness and toughness than high chromium white cast iron.     

耐磨铸造Fe-B-C合金的研究

借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析等手段,研究了硼(B)含量>2．0％和碳(C)含量<0．2％的铸造 Fe-B-C合金的凝固组织及热处理后的组织和性能．铸造Fe-B-C合金的凝固组织由Fe2B、铁素体和珠光体组成,硼化物呈网状沿晶界分布．Fe-B-C合金经950℃正火处理后,局部出现断网现象,基体组织全部转变为板条马氏体,硬度大幅度提高, HRC接近60,冲击韧度大于10 J／cm2,动态断裂韧度大于30 MPa·m1/2．在干滑动磨损条件下,Fe-B-C合金的耐磨性优于镍硬白口铸铁和GCr15、Cr12MoV等合金钢,与高铬白口铸铁相当．Fe-B-C合金熔炼简便、铸造性能好,且不含Ni 和MO等昂贵合金元素,具有较低的生产成本．     

高铬硅耐磨铸铁的研制

冲击疲劳落球试验和冲击磨损试验结果表明,研制的铸态去应力处理的高铬硅耐磨铸铁抗冲击疲劳剥落和抗冲击磨料磨损性能优于马氏体Ｃｒ１５耐磨铸铁;且高铬硅耐磨铸铁断面硬度均匀、生产成本较低。高铬硅耐磨铸铁适宜于制造球磨机磨球。     

WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的抗磨损性能研究

通过销盘磨损试验,研究了在两体磨损条件下,WC颗粒增强抗磨白口铸铁表层复合材料的抗磨损性能;并与相应的抗磨白口铸铁的抗磨损性能进行了比较.结果表明,铸态去应力处理时,抗磨白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性有所增强.Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.48,而复合材料的相对耐磨性提高10倍以上;硬化态去应力处理时,抗磨白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性略有增强.Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.32,而复合材料的相对耐磨性高达30左右.可见,为了提高材料表层的耐磨性能,采用制备WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的途径十分有效.     

A Study on the Wear Behavior of Cast Boron Steel

In this study, a wear-resistant Cast Boron Steel (CBS) of nominal composition 0.25% C, 1.18% B, 1.27% Cr, 0.85% Mn, and 0.69% Si was oil-quenched at different temperatures. The effect of quenching temperature on the microstructure and wear resistance of CBS was investigated. Moreover, the wear resistance between CBS and high chromium cast iron was compared. The results show that a martensite matrix can be obtained by quenching from 900 to 1050 °C, and the wear resistance of quenched CBS is excellent, which reaches the level of high chromium cast iron. The reason behind the fact that CBS has excellent wear resistance is discussed.     

Effect of surface Cr/C infiltration on microstructure,mechanical properties and wear resistance of high chromium cast iron

A new type of high chromium cast iron (HCCI) was prepared, and its microstructure, mechanical properties, and abrasion resistance were investigated systematically. Results showed that after surface carburizing and chromizing, the microstructure of HCCI mainly consists of martensite, boride (M₂B), and carbide (M₇C₃), accompanied with a large amount of secondary precipitations M₂₃C₆. Moreover, the morphology and hardness of the carbide and boride in HCCI change little, while the volume fraction of carbide and boride increases from 16.23% to 23.16%. This effectively increases the surface hardness of HCCI from 64.53±0.50 HRC to 66.58±0.50 HRC, with the result that the surface of HCCI possesses a better abrasion resistance compared to the center position. Furthermore, the wear mechanism of HCCI changes from micro-plowing to micro-cutting with the increase of surface hardness.

     

冷却方式对铬锰铜合金白口铸铁耐磨性的影响

对铬锰铜合金白口铸铁的耐磨性、无磨损端面及磨损端面的微观组织、磨损形貌及硬度进行了试验和分析。铬锰铜合金白口铸铁在经过不同的热处理之后，组织发生了变化。经水冷和空冷的试样具有高耐磨性的重要原因是其在磨损过程中诱发了马氏体相变，出现加工硬化现象。     

高硼铸造耐磨合金研究的进展

在介绍了普通铸造耐磨钢铁材料存在着韧性和耐磨性不足的基础上，提出了用含有高韧性马氏体和高硬度硼化物的高硼铁基铸造耐磨合金取代普通铸造耐磨钢铁材料的设想，着重介绍了高硼铸造耐磨合金的成分、组织、性能及其应用，指出了高硼铸造耐磨合金研究和应用中存在的问题，最后提出了开发高硼铸造耐磨合金值得重视的若干问题。