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。     

离心铸造气门座圈用高铬铸铁的组织及性能研究

根据气门座圈的生产和使用要求,研究了一种成分的离心铸造高铬铸铁铸态和回火态的组织和性能。结果表明,离心铸造的高铬铸铁其铸态组织由初生奥氏体、共晶奥氏体和共晶碳化物组成,回火态组织由回火马氏体、残余奥氏体和共晶碳化物组成;热处理后的高铬铸铁消除了内应力,减小了晶格畸变,具有较好的强度,并且有一定的硬度。离心铸造高铬铸铁气门座圈能满足大功率内燃机的使用要求。     

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。     

深冷处理对Cr13Mn3MoV2硬度和耐磨性能的影响

研究了高铬铸铁Cr13Mn3MoV2经亚临界与深冷处理后的组织、硬度和耐磨性.结果表明,高铬铸铁的显微组织主要是由奥氏体、马氏体和(Cr,Fe)7C3共晶碳化物组成.高铬铸铁经深冷处理后的硬度明显高于空冷,相比铸态,随着亚临界处理温度从400℃到650℃,其经历了从低于铸态硬度到硬度增大并超过铸态,并且出现二次硬化再到硬度又降低的过程,这主要是在热处理过程中马氏体的回火及残余奥氏体转化为马氏体的结果.在520℃和600℃进行亚临界处理耐磨性最好,而在540℃,其耐磨性能最差,而且硬度与耐磨性没有完全的对应关系.     

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。     

20Cr高铬铸铁离心铸造铸态组织

对20Cr高铬铸铁离心铸造后的铸态组织进行了观察。结果表明：在离心铸造条件下,20Cr高铬铸铁的铸态组织为马氏体＋M7C3型碳化物＋残余奥氏体＋M23C6型碳化物。上述组织的形式与实际冷却条件有关。     

亚临界热处理对高铬白口铸铁组织和耐磨性的影响

研究了亚临界处理温度和保温时间对高铬白口铸铁组织转变、硬度和耐磨性的影响，研究表明，铸态组织中含有大量残留奥氏体的高铬白口铸铁，在500～650℃之间进行热处理，其中的残留奥氏体在冷却到室温的过程中会转变成马氏体而造成高铬铸铁硬度升高。在适当的处理温度和保温时间下，高铬白口铸铁能得到最高的硬度，温度过高或保温时间过长都会导致其硬度下降。磨损试验结果表明，通过亚临界热处理高铬白口铸铁的耐磨性可以得到一定的改善。     

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。     

一种高铬铸铁亚临界处理的硬化动力学研究

用X射线衍射、磁性法和硬度测量等方法研究了一种C2．8-Crl6．4-Mnl．9-Mo1．5-Cul高铬铸铁的凝固组织和其在亚临界处理过程中的硬化行为。结果表明，该高铬铸铁的凝固组织由奥氏体、马氏体和M7C3型碳化物组成。在亚临界处理过程中，该高铬铸铁要出现二次硬化。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。作者对此进行了深入分析。     

含V多元合金白口铸铁的试验研究与应用

加V可以细化高铬铸铁的奥氏体晶粒,形成M7C3型碳化物和硬度很高、以V为主的MC型碳化物.由于V促进碳化物析出,有可能在亚临界条件下获得马氏体组织,减少残余奥氏体量,因而可以使铸件不经高温热处理获得高耐磨性.用含V白口铸铁(质量分数为C 3.0%,Si 1.1%,Mn 1.1%,Cr 10.2%,V 8.9%,Mo 0.4%,Ni 0.5%,Cu 1.0%)浇注LPC-Ⅲ型破碎机锤头,经560℃、3 h亚临界热处理后进行使用试验,结果表明,其寿命为高Cr铸铁锤头的3倍.     

高铬铸铁芯焊条堆焊层组织分析

基于焊芯过渡合金元素的技术思路,研制了高铬合金铸铁同质堆焊焊条．分析了不同药皮堆焊焊条的堆焊层组织及性能,定量表征了合金元素的过渡系数．结果表明,通过焊芯过渡合金元素的高铬合金铸铁堆焊焊条可获得组织和性能均匀的堆焊层．合金过渡系数高于85％．碱性药皮堆焊焊条堆焊层为亚共晶成分高铬合金铸铁,组织由奥氏体γ＋马氏体M＋碳化物Cr7C3组成．堆焊层硬度为44．5～56．5HRC．碱性石墨化型药皮堆焊焊条堆焊层组织由初生碳化物Cr7C3＋马氏体M＋碳化物Fe7C3＋少量石墨G组成,堆焊层硬度可达59～67HRC．     

热处理对3Crl4Mn4B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.     

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。     

热处理对Cr20高铬铸铁组织及性能的影响

利用光学显微镜、XRD物相分析、洛氏硬度、维氏硬度和冲击测试等试验方法,研究了Cr20高铬铸铁在500~1000℃区间内热处理下的组织及力学性能。结果表明:600℃以下热处理后组织无转变,即初生奥氏体+莱氏体+少量马氏体,硬度(44 HRC)与铸态相当;650~850℃以下热处理后组织转变为珠光体+共晶碳化物,硬度略有升高,达到48 HRC;随着处理温度升高到900~1000℃,二次M_7C_3型碳化物在珠光体基体上球状化析出,共晶碳化物未发生转变,硬度快速提高至56 HRC。共晶碳化物的分布及形态决定了冲击吸收能量,与处理温度关系不大。     

Mo、Ni、Cu对高炉衬板用Cr26高铬铸铁铸态组织和性能的影响

采用正交试验法研究了Mo、Ni、Cu对高炉衬板用Cr26高铬铸铁铸态组织和性能的影响,以宏观硬度和冲击韧度为考察指标,对3种合金元素含量进行了优化设计。研究结果表明,单一合金元素对该高铬铸铁硬度和冲击韧度影响以Ni最为显著;而任意两种合金元素的联合作用效果以Mo加Cu最为显著。当合金元素含量为0.6%Mo、0.7%Ni和1.0%Cu时,获得的高铬铸铁综合性能最佳,铸态硬度为55.5 HRC,冲击韧度αk为7.4J.cm-2,铸态显微组织由六角形M7C3初生碳化物,M7C3共晶碳化物和奥氏体组成。     

不同热处理对一种高铬铸铁组织的影响

用X射线衍射（XRD）、磁性法和透射电镜（TEM）等方法研究了不同热处理对一种含Mo、Cu高铬铸铁的组织的影响。结果表明：高铬铸铁亚临界处理和去稳处理中,基体会以二次碳化物的形式析出过饱和的碳和合金元素,残余奥氏体发生马氏体转变。在亚临界处理中,处理温度越高,马氏体转变越快;在去稳处理过程中,当温度为1000℃时残余奥氏体量最少,随着处理温度的提高,残余奥氏体反而增多。二次碳化物析出的顺序是首先析出颗粒状的（Fe,Cr）23C6,然后随着保温时间的延长（Fe,Cr）23C6发生原位转变为M3C,基体部分转变为珠光体。     

高铬铸铁的热处理

高铬铸铁被认为是良好的抗磨材料，这种材料碳化物（or，r幻，Ca呈均匀分布弥散形式及断续网状，嵌在回火马氏体基体中。这种组织硬度最高并有一定韧性。热处理是使高铬铸铁获得上述优良金相组织的必要手段。脱稳处理由于高碳、高铭使高铬铸铁淬通性好，珠光体转变被遏止，也使Ms点降低，故铸态高铬铸铁基体组织多以奥氏体为主要相．铸态组织的硬度通常为45～50HRC。淬火热处理后硬度可达到60HRC以上，故高铬铸铁不经过淬火不能发挥其固有潜力。铸态奥氏体，合碳铅量高，比较稳定（即Ms点较低）。重新加热到奥氏体化温度并保温，使其铬…     

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。     

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%。