15Cr系高铬铸铁组织特征的热力学分析

利用Thermo-Calc软件对不同铬碳比的15Cr系高铬铸铁凝固过程、平衡相数量及其组成进行了查证和计算,在此基础上揭示了该类铸铁的组织特点及其影响因素.结果表明,15Cr系高铬铸铁的铸造工艺性能和平衡相数量及其组成均可通过铬碳比这一指标进行调节,而影响其二次碳化物析出和共析转变过程的主要因素是冷却条件;铬碳比的选择应根据高铬铸铁的服役条件而定.Thermo-Calc软件预测结果与实际情况基本上相符,结论可用于指导该类产品的研究与开发.     

渣浆泵用Cr26型高铬铸铁护板的早期失效分析与对策

基于扫描电镜分析和Thermo-Calc软件的热力学平衡相计算,研究了Cr26型高铬铸铁渣浆泵护板的早期失效特征及原因,在此基础上提出了此类高铬铸铁护板的延寿措施及对策.结果表明,Cr26型高铬铸铁中过量的M7C3型碳化物所诱发的显微裂纹是导致渣浆泵护板过早失效的主要原因,其主要失效形式为表面剥落和冲蚀磨损.Thermo-Calc软件的热力学计算结果建议通过控制Cr26型高铬铸铁中碳含量来调整M7C3型碳化物数量并配备适当的热处理工艺是解决此类失效问题的有效措施.     

锰对高铬铸铁凝固过程和组织的影响

研究了锰对高铬铸铁凝固过程和组织的影响。结果表明：锰降低液相线温度和共晶温度、缩小凝固温度范围;锰降低奥氏体珠光体转变温度,增加碳和铬等元素在奥氏体中的饱和溶解度,从而大大增加奥氏体的生;随锰量的增加,高铬铸铁态组织中残余奥氏体量增加,铸态硬度相应下降;但锰对高铬铸铁中的碳化物没有明显的影响。     

碳量变化对高铬铸铁初生奥氏体稳定性的影响

通过改变高铬铸铁(Cr15)的含碳量,研究了高铬铸铁凝固过程中初生奥氏体中C、Cr量变化对初生奥氏体稳定性的影响。结果表明,较快的冷速条件下自液体中析出的初生奥氏体固溶的C、Cr量远高于平衡条件;在本试验冷却条件下,随着碳含量的增加,初生奥氏体中固溶的C量增加、Cr量减少,这使C原子的扩散增强,并且奥氏体过饱和程度增大,二次碳化物析出趋势增强;当二次碳化物未析出时,碳量的增加使奥氏体稳定性增加,而一旦二次碳化物析出,碳量的增加使奥氏体的稳定性变差;碳量2.63%为奥氏体能否析出二次碳化物的临界值。     

锰对高铬铸铁奥氏体化过程的影响

研究锰对高铬铸铁奥氏体化过程的影响结果表明，锰能增加奥氏体化温度下奥氏体的平衡含碳量和合金元素量，显著影响奥氏体的稳定性；随着含锰量的增加，高铬铸铁的最佳奥氏体化温度下降，保温时间延长，所能得到的最高淬火硬度稍有下降。     

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.     

热处理对含钨高铬铸铁组织及性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜观察微观组织,x射线衍射仪分析相组成,并测定洛氏硬度、冲击韧性及耐磨性,研究了热处理对含钨高铬铸铁组织及性能的影响.结果表明,钨在高铬铸铁基体和碳化物中均匀分布,热处理对钨的分布影响不大,钨能显著提高高铬铸铁的性能.含钨高铬铸铁合理热处理工艺是1050℃奥氏体化淬火,250～350℃回火,在该热处理条件下的组织为马氏体 碳化物 少量残留奥氏体,铬的碳化物类型为Cr7C3、Cr23C6,钨的碳化物有WC1-x、W6C2.54W3C,硬度为62～63 HRC,冲击韧度为7～8 J/cm2,耐磨性比不含钨高铬铸铁显著提高.     

高铬铸铁中碳化物相抗磨作用的“尺寸效应”

在以显微切削为主要机制的二体磨制磨损系统中，研究了不同铸型条件下碳化物尺寸的变化对高铬铸铁耐磨性的影响。结果表明，高铬铸铁中碳化物相的抗磨作用具有“尺寸效应”，即在碳化物数量一定时，过小的碳化物尺寸将影响碳化物相抗磨作用的发挥，大幅度地降低高铬铸铁的耐磨性。     

亚临界热处理Cr13Mn3MoV2高铬铸铁的硬化行为和耐磨性

研究了Cr13Mn3MoV2高铬铸铁在亚临界处理时的硬化行为和耐磨性。研究表明,通过亚临界热处理可以使含有大量残留奥氏体的高铬铸铁产生二次硬化,从而提高高铬铸铁的硬度和耐磨性。利用合金热力学理论计算了奥氏体中碳的活度,固溶于奥氏体中的Mo和V会降低奥氏体中C的活度,对C在亚临界热处理过程中扩散的阻碍作用,所以与没有添加Mo和V的高铬铸铁比较,添加Mo和V的高铬铸铁二次硬化峰的出现需要更长的保温时间。添加Mo和V的高铬铸铁在亚临界热处理时除了二次碳化物（Fe,Cr）23C6的析出外,还有Mo2C和VCr2C2碳化物析出,有效地提高了合金抗磨料磨损能力。     

高铬铸铁初生碳化物生长的研究进展

高铬铸铁中的碳化物是抗磨骨架,碳化物的形貌、分布、数量将影响材料的力学性能。本文在总结国内外对高铬铸铁碳化物晶体结构及生长方式研究进展的基础上,对高铬铸铁中碳化物的进一步研究方向提出了新的看法。     

热处理对3Cr14Mn4B高铬铸铁硬化行为的影响

通过对高铬铸铁3Cr14Mn4B的硬度和磁性的测量,研究了高铬铸铁经亚临界处理、去稳处理及深冷处理后的组织和硬度变化,分析了高铬铸铁残余奥氏体和马氏体的相组成对高铬铸铁硬度的影响。结果表明,高铬铸铁的显微组织主要由马氏体、少量的奥氏体和(Cr,Fe)7C3共晶碳化物组成。在亚临界处理的情况下,空冷时高铬铸铁的硬度随亚临界处理温度的增加而先升高后降低,深冷处理后的硬度高于空冷时的,但当温度高于550℃时,深冷处理后的硬度低于空冷时的。高铬铸铁的硬度随去稳处理温度的升高略有升高,并且经深冷处理后的试样硬度比空冷高。经不同的热处理后,高铬铸铁的硬度主要受铸铁基体的马氏体含量和马氏体中的含碳量的影响。最佳的热处理工艺是在550℃进行亚临界处理。     

Effects of RE,V, Ti and B composite modification on the microstructure and properties of high chromium cast iron containing 3% molybdenum

The effects of RE, V, Ti and B on the microstructure and properties of high chromium cast iron containing 3% molybdenum under as-cast and heat treatment conditions were investigated with the method of comparing experiments. The results show that with the increase of RE content, the primary austenite of high chromium cast iron is obviously refined. The morphology of carbide is changed from netlike and lath to small multiangular isolated blocks or massive blocks, the isolated degree of carbide is improved obviously, and the size is significantly refined. The addition of V and B into high chromium cast iron can refine the microstructure, reduce coarse columnar crystals and make the carbide smaller and uniform. Through composite modification with RE, V, Ti and B, the hardness, wear resistance and impact toughness of high chromium cast iron are increased conspicuously. After heat treatment, the hardness of high chromium iron is increased significantly, but the toughness and wear resistance do not show great improvement.     

淬火工艺对Cr26高铬耐磨铸铁组织与硬度的影响

利用光学显微镜、洛氏硬度计等研究了不同淬火工艺对Cr26高铬耐磨铸铁组织与硬度的影响。结果表明:铸态Cr26高铬铸铁组织主要由初生奥氏体和碳化物组成。经980~1060 ℃不同温度淬火、空冷后,高铬铸铁组织中有大量二次碳化物析出。随着淬火温度的升高,析出的二次碳化物先增加后减少,试样硬度先升高后降低。1020 ℃淬火试样硬度达到峰值,为65.7 HRC。1020 ℃淬火高铬铸铁,经空淬、油淬和水淬不同方式冷却,随着冷却速度的增大,高铬铸铁组织中碳化物颗粒、碳化物比例逐渐增大,硬度逐渐增大,其中水淬高铬铸铁试样硬度最大,达到68.2 HRC。     

离心铸造高铬合金铸铁气门座圈的组织及耐磨性能研究

采用离心铸造制备两种高铬合金铸铁气门座圈.利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、洛氏硬度计和扫描电镜(SEM),对气门座圈铸态及热处理态后的试样物相组成、金相组织、力学性能及拉伸断口形貌进行了观察和分析,同时在销盘式摩擦磨损试验机上对高铬合金铸铁气门座圈的耐磨性能进行了磨损试验.结果表明,热处理前高铬合金铸铁主要为由...     

伞帽用高铬铸铁在热强碱腐蚀环境下的磨损分析

针对氧化铝行业中常用的Cr28和Cr20高铬铸铁伞帽在相同工况条件下的磨损机理进行分析,并对比研究了实际生产中两种失效材料的成分、组织及性能。结果表明,伞帽部件在高温强碱腐蚀条件下受到外界冲刷时,磨损量由微切削磨损与变形磨损这两种机制共同决定。含铬量较高的Cr28高铬铸铁,其冲刷和抗腐蚀磨损性能均优于Cr20高铬铸铁。伞帽服役寿命主要受浆料和表层的铸铁材料两大因素影响。两种试验材料经淬火+回火处理后,基体组织中主要为回火马氏体+M₇C₃型碳化物+少量残留奥氏体,其中含铬量较高的Cr28高铬铸铁中共晶碳化物含量更高,且分布更加弥散,其平均硬度值为64.0 HRC,高于Cr20高铬铸铁的60.2 HRC。最终确定Cr28高铬铸铁作为伞帽材质更能满足氧化铝生产及设备检修周期的需要。     

超高铬铸铁板锤的研制与应用

针对大型反击式破碎机的工况和结构特点,研制开发了具有较高综合耐磨性能的超高铬铸铁板锤。板锤最佳热处理工艺为1020℃高温淬火+400℃高温回火,淬火回火组织为回火马氏体+共晶碳化物M7C3+二次碳化物+残余奥氏体,使用寿命为普通高锰钢的3倍以上。     

锰对高铬铸铁凝固组织和亚临界硬化行为的影响

采用电子探针、X射线衍射、磁性法和硬度测量等方法研究了两种不同含锰量高铬铸铁的凝固组织和在亚临界处理过程中的硬化行为。结果表明，含锰量分别为2．68％和1．98％的两种高铬铸铁的凝固组织都由奥氏体、马氏体和M7C3型碳化物组成。二者的共晶碳化物数量相当，前者和后者的奥氏体和马氏体含量分别为66．2％、13％和11．8％、68．2％。在亚临界处理中，高铬铸铁出现二次硬化，且前者的二次硬化更明显。这一现象归因于高铬铸铁在亚临界处理过程中所发生的马氏体相变。     

Cr27高铬铸铁生产工艺的试验研究

针对Cr27高铬铸铁的质量问题,确定了合金的成分范围、熔炼工艺、铸造工艺及热处理工艺.结果表明,Cr27高铬铸铁的铸态组织为(Cr,Fe)7C3、奥氏体和出现在碳化物周围贫碳合金元素区的少量马氏体和珠光体.合金经过V、Ti、B变质处理后,碳化物变得细小、均匀,V、Ti、B、RE复合变质效果更佳.