过共晶高铬铸铁的定向凝固

在高铬铸铁的凝固过程中,凝固速度的变化会影响初晶碳化物和共晶碳化物的析出,并由此影响高铬铸铁的硬度、强度和耐磨性。试验利用定向凝固装置,研究凝固速度对初晶碳化物体积分数的影响及凝固速度与共晶高铬铸铁的宏观硬度、抗拉强度及耐磨性之间的关系。试验研究得出定向凝固过共晶高铬铸铁的磨损量仅为普通高铬铸铁的三分之一。     

过共晶高铬白口铸铁碳化物生长机制及影响因素分析

采用Mg基复合变质处理的方法,研究了过共晶高铬白口铸铁凝固过程中碳化物的生长机理及尺寸形态的变化特性。研究结果表明:在过共晶高铬白口铸铁结晶过程中,变质元素Mg不仅造成热力学过冷,而且Mg可能吸附于碳化物择优长大的晶面上,起到阻碍碳化物片状长大的作用,使碳化物趋于细小、孤立,且边部钝化,使冲击韧度显著提高。     

脉冲电流处理对过共晶高铬铸铁凝固组织的影响

采用光学显微镜、XRD等手段研究了脉冲电流处理对过共晶高铬铸铁凝固过程中初生碳化物的尺寸、形态和种类的影响。结果表明:脉冲电流能够细化过共晶高铬铸铁中初生碳化物和共晶碳化物,初生碳化物由长杆状转化成规则的块状。不同温度区间内脉冲电流对初生碳化物影响效果不同,合金液相线以上(1360~1337℃)脉冲电流处理更有利于细化初生碳化物,细化效果最好,凝固全过程处理次之(1360~1276℃),液固区间处理效果最差(1337~1276℃)。     

钛细化过共晶高铬铸铁的研究

研究了不同的含Ti量对4C-20Cr(质量分数,%)过共晶高铬铸铁显微组织的影响.结果表明,随着含Ti量的增加,初生碳化物和总的碳化物(初生碳化物和共晶碳化物)均逐渐细化;TiC的体积分数也随含Ti量的增加而增加,但TiC出现长大和团聚现象.Ti细化过共晶高铬铸铁的机理为:弥散分布的TiC可能作为初生碳化物的异质形核质点;TiC颗粒阻碍初生碳化物的长大;生成TiC的反应消耗一部分C而降低过共晶高铬铸铁的过共晶程度.     

热处理和深冷处理对两种高铬铸铁耐磨性的影响

研究了热处理和深冷处理对亚共晶及过共晶高铬铸铁的耐磨性的影响。研究表明,去稳处理后,过共晶及亚共晶高铬铸铁的硬度都在1 000℃左右达到最高值;经深冷处理后,过共晶及亚共晶高铬铸铁的硬度都有明显增加,由于过共晶高铬铸铁碳化物体积分数较高,使得过共晶高铬铸铁的相对耐磨性都远远高于亚共晶高铬铸铁。     

Fe-Cr-C过共晶原位生长复合材料定向凝固的研究

采用液态金属冷却的定向凝固设备，研究了过共晶高铬铸铁（2．96％C-27．22%Cr）原位生长复合材料的定向凝固组织和性能。结果表明，初生碳化物和共晶碳化物均为M7C3型碳化物；初生碳化物以包抄方式生长，逐渐形成闭合六边形环状；随着凝固速度的增加，初生碳化物的大小和体积分数均减小；初生碳化物横截面的显微硬度为2000HV左右，纵截面为1450HV左右；随着凝固速度的增加，抗拉强度呈马鞍型变化，当凝固速度为15μm／s时，抗拉强度最大，可达1913MPa。     

脉冲电压对低过热过共晶高铬铸铁熔体凝固组织的影响

对1360℃低过热过共晶高铬铸铁熔体冷却到液相线过程施加脉冲电流,研究了脉冲电压对其凝固组织的影响。结果表明,脉冲电流能够细化低过热过共晶高铬铸铁熔体凝固组织,初生碳化物由长杆状转化成规则的六边形块状或颗粒状。脉冲电流频率为45 Hz、脉宽为10μs、电压为500 V时,可以获得分布均匀,尺寸细小的初生碳化物,且其形貌均一,主要呈现为颗粒状。经脉冲电流处理后,合金共晶团的碳化物片层厚度和间距较未经处理时减小。     

重熔方式对过共晶高铬铸铁凝固组织的影响

采用电阻炉和高频感应炉对过共晶高铬铸铁试样加热至1400℃,重熔后水淬,研究重熔方式对过共晶高铬铸铁凝固组织中初生碳化物和共晶组织的影响。结果表明,与电阻炉重熔方式相比较,高频感应重熔试样中初生碳化物显著细化,等效直径由199μm降低到74μm,片层状的共晶碳化物变成粒状,共晶碳化物的网状分布程度减轻,基体的连续性增强。     

含碳量对过共晶高铬铸铁显微组织与耐磨性的影响

通过显微组织观察、图像分析仪定量金相测定,力学性能测试,低应力湿态磨料磨损试验,研究了碳对含33.5%Cr的过共晶高铬铸铁的影响。结果表明,过共晶高铬铸铁显微组织主要特征是含有较大尺寸的六边形和杆状M7C3型初生碳化物。并且随着含C量的升高,过共晶高铬铸铁组织中的初生碳化物逐渐变得粗大,初生碳化物和碳化物总体积分数增加。随着含碳量的增加,过共晶高铬铸铁硬度逐渐升高。含4.80%C的高铬铸铁硬度最高,达到HRC65.5。但随着含碳量的增加,高铬铸铁的冲击韧度逐渐下降。在40 N、70 N、100 N载荷下,随着含C量的增加,过共晶高铬铸铁的耐磨损性能提高。在40 N、70 N和100 N载荷下,含4.80%C的高铬铸铁的耐磨性分别比含3.86%C的高铬铸铁提高了26.1%、24.5%和24.1%。在含碳量相同的情况下,重载荷下高铬铸铁的耐磨性能下降。随着载荷的增加,高含碳量高铬铸铁的耐磨性优势逐渐下降。与含23%Cr的过共晶高铬铸铁相比,含C量分别为3.86%、4.13%、4.65%和4.80%的含33.5%Cr的过共晶高铬铸铁耐磨性分别提高了42.9%、52.0%、54.6%、56.6%。     

倾斜板长度对过共晶高铬铸铁半固态组织的影响

用倾斜板冷却体法制备过共晶高铬铸铁浆料,研究倾斜板长度对过共晶高铬铸铁半固态组织的影响.结果表明,倾斜板长度能够影响过共晶高铬铸铁半固态组织,板长小于300 mm时初生碳化物以形核和定向长大为主;300～900 mm时以初生碳化物相互碰撞产生撕裂、折断及尖角熔化而变得细小圆整为主;大于900 mm时以初生碳化物合并粘连为主.板长为900 mm左右时可得到细小、圆整、弥散分布的初生碳化物组织.     

铌含量对Cr20过共晶高铬铸铁组织和性能的影响

采用金相试验、X射线衍射、硬度测试和磨料磨损试验研究了不含铌和含0.5、1.0%Nb(质量分数)的Cr20过共晶高铬铸铁的铸态组织和性能。结果表明,添加Nb元素能有效细化Cr20过共晶高铬铸铁的铸态组织,随着铌含量的增加,初生碳化物M_7C_3从粗大的杆条状转变细小、弥散分布的多边形块状,共晶碳化物从细长条状转变为弥散分布的点状。添加铌的Cr20过共晶高铬铸铁的硬度并未明显提高,含铌量为1.0%的Cr20过共晶高铬铸铁的硬度比不含铌的仅提高了约6%。然而,铌的加入显著地提高了Cr20过共晶高铬铸铁的耐磨性,含Nb量为1.0%的Cr20过共晶高铬铸铁的磨损量比不含Nb的减少了约21%。     

过共晶高铬铸铁半固态浆料制备及组织

采用倾斜板冷却体法制备了过共晶高铬铸铁半固态浆料,观察研究了制备试样的组织.结果表明:采用倾斜板冷却体法对过共晶高铬铸铁进行半固态成形,通过控制合适的浇注温度,同时对过冷的金属液加以适当的振动,可以细化初生碳化物,且使初生碳化物分布更加均匀,获得理想的过共晶高铬铸铁半固态组织.     

液相线上脉冲电流作用时间对过共晶高铬铸铁凝固组织的影响

在过共晶高铬铸铁熔体从1355℃冷却到液相线过程中施加脉冲电流,研究脉冲电流处理时间对其凝固组织的影响,利用光学显微镜、X射线衍射等技术手段对脉冲处理后铸铁组织中的初生碳化物的尺寸、形态、种类和演变过程进行分析。结果表明:在液相线以上施加脉冲电流可改善初生碳化物在基体中的分布状态,并使组织细化;脉冲电流作用时间与细化效果呈一定相关关系,随着作用时间增加,初生碳化物平均直径、共晶碳化物片层厚度和间距先减小后增大;作用时间为3.0 min时可以获得尺寸细小、形貌均一的初生碳化物。     

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.     

脉冲电流作用下高铬铸铁中碳化物形貌变化

借助金相显微镜、SEM、XRD、EDS对凝固过程中的30 mm×150 mm过共晶高铬铸铁试样通以电流强度为2000 A、频率为20 Hz的脉冲电流,对碳化物的形态、尺寸和种类进行分析研究。结果表明,脉冲电流作用下,高铬铸铁中碳化物尺寸显著减小,一部分杆状初生碳化物完全分解小片状,一部分初生碳化物局部溶解成2～3μm细小球状和絮状碳化物。剩余液相共晶反应获得的共晶团较常规铸态时的更加细密。脉冲电流作用下铸铁中碳化物不再为单一的M7C3型,同时出现了MC型、M7C0.45型、M23C6型等新类型的碳化物。     

超高铬铸铁的研究现状与前瞻

综述含铬量超过30％的高铬铸铁的组织、性能和应用情况,简述了超高铬铸铁的研究应用前景。亚共晶超高铬铸铁组织由M23C6型铬碳化物和具有铬的正电极电位的高铬铁素体组成,具有良好的抗腐蚀磨损性能。过共晶超高铬铸铁组织为硬度高的M7C3型铬碳化物和马氏体、残余奥氏体基体,具有优良的承受苛刻条件下低角度冲击腐蚀磨损与高温磨损性能。     

过共晶高铬铸铁的显微组织和力学性能研究

采用光学显微镜、扫描电子显微镜以及硬度和冲击试验等方法,研究了不同热处理工艺对过共晶高铬铸铁显微组织和性能的影响。结果表明:试验的过共晶高铬铸铁铸态显微组织由共晶莱氏体和粗大杆状或六方形状的一次Cr_7C_3型碳化物组成;由于淬透性较低,当保温时间为2 h,淬火温度较低时,在共晶碳化物周围存在铁素体;只有加热到1 050℃时,共晶中的奥氏体在随后的空冷过程中才能转变为全部马氏体组织,硬度达到最高值64.5 HRC;淬火加热温度为1 050℃时,随保温时间的延长,硬度降低;随着淬火加热温度的升高,过共晶高铬铸铁的冲击吸收功呈下降趋势,但数值总的来说不高且差别不大,范围在1~2 J之间。     

亚临界热处理对复合管高铬铸铁层组织及性能的影响

针对铸态304不锈钢-过共晶高铬铸铁复合管高铬铸铁层硬度不足的问题,采用亚临界热处理来改变复合管过共晶高铬铸铁内层组织及性能。结果表明:亚临界热处理可以有效提升复合管高铬铸铁层硬度,复合管高铬铸铁层的宏观硬度随亚临界热处理温度的升高及保温时间的延长先增加后降低;其中530℃×5 h保温空冷的亚临界热处理使得复合管高铬铸铁层硬度提高最显著,提高了3 HRC左右。复合管高铬铸铁层的室温铸态组织为马氏体、奥氏体、M3C型和M7C3型碳化物;经过亚临界热处理后,析出弥散的M23C6型二次碳化物,降低了奥氏体中含碳量,提高了Ms点,促使奥氏体向马氏体转变。     

铬、硅对铸铁灰——白凝固的影响

作者用定向凝固技术研究了铸铁的灰白转变过程,证实铬的石墨化能力与硅大致相等而方向相反,铬的稳定碳化物的能力主要不是来自增大碳在铸铁中的溶解度,而是来自缩小两个共晶温度的间隔.根据定向凝固的数据,画出了铬对两个共晶温度影响的曲线.并用电子探针对铸铁共晶凝固组织的边界进行了研究,铬和硅两个元素在灰口组织中的偏析与在白口组织中的偏析方向相反.对关于铸铁灰白转变机理的几种理论进行了归纳,并介绍了碳在铁水中以碳质聚合物存在的理论.     

氮对低碳高铬铸铁性能的影响

通过力学性能和耐磨性能测试、金相组织观察和ESEM形貌分析,研究了氮含量对低碳高铬铸铁性能的影响。试验结果表明,随着含氮量的增加,共晶碳化物在结晶过程中方向性生长减缓,形状趋于粒状;二次碳化物数量增加,形貌和尺寸也发生变化。随着含氮量的增加,低碳高铬铸铁的硬度增加,冲击韧度下降,滑动式和滚筒式磨损率下降。