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中铬合金铸铁(中铬球)

文字:[大][中][小] 2013-5-13  浏览次数:2890

通常人们把介于高铬铸铁与低铬铸铁之间的铬含量铸铁称之为中铬铸铁,铬含量大约在7%-10%。中铬含铬量(7%),辅以锰和少量的钼、铜,砂型浇注中铬合金铸铁,通过相应的热处理,使基本得到均匀的转变,不出现块状残留奥氏体,从而得到了较高的硬度。它完全可以和镍硬IV铸铁相媲美,具有优异的抗磨性和淬透性。其碳、锰、铬含量与镍硬IV铸铁十分相似,两者最显著的区别就是含镍量:镍硬IV铸铁含5.5%-6.5%的镍,而只有Cr/C>4时共晶碳化物的多数才能呈现(Cr,Fe7C3型,中铬铸铁的Cr/C<3.5,所以共晶碳化物为(Cr,Fe7C3+Cr,Fe3C的混合型。

化学成分是决定中铬铸铁组织、性能的根本。中铬铸铁的化学成分根据具体情况不同而有所不同。以珠光体状态使用时,一般选择C2.5%-3.6%Si:0.5%-2.2%Mn:0.5%-1.0%,Cr:7%-11%;当马氏体状态使用时,还应加入Mo:0%-2%,以提高基体的淬透性。欲获得符合使用要求的组织和性能,需要综合考虑Cr/CSi/C,提高Cr/CSi/C,(Cr,Fe7C3型碳化物量相对增加,碳化物硬度和形态相应得到增加和改善,中铬铸铁的韧性与耐磨性提高。可另一方面,高的硅含量会降低中铬铸铁的淬透性,低的碳含量又会减少碳化物量,降低中铬铸铁的耐磨性。可见Cr/CSi/C更是影响中铬铸铁组织性能的关键。中铬铸铁的强度、挠度和韧性都随着Cr/C的增加而升高,但Cr/C对硬度的影响性能远小于碳。0.65-0.75Si/C可提高残余奥氏体的稳定性,使中铬铸铁易于得到M-B-A的复合相基体,同时可使95%左右的共晶碳化物是(Cr,Fe7C3,性能M-B-A的复合相基体HRC60ak=10.8J/cm2;A-B复合相基体HRC57ak=12J/cm2达到了最佳的中铬铸铁的综合耐磨性能。

 3%-6%Cr的铸铁,其共晶碳化物仍为斜方晶系(Cr,Fe3C,它基本上含6.7%C20%Cr,显微硬度由普通碳化物的HV900-1000提高到HV1060-1240,由于呈板片状的形态,因而对基本的切割作用仍未减弱,故未能改变材质的韧性。这种合金的结晶区间开始变宽,以中间凝固方式进行结晶,形成的碳化物也开始发生了形态的变化,以六方晶系的(Cr,Fe7C3连续的(Cr,Fe3C共存的形式出现,对材质的韧性和抗磨性有较大的改善。

从中铬合金铸铁的化学成分可知,随着锰量的增加,铸态组织中的残留奥氏体增多,而这势必会影响其硬度。将试样在650oC保温2h进行珠光体化预处理,再立即升温至890oC保温1.5h,出炉空冷,可使硬度值大为提高。不同含锰量中铬合金铸铁经珠光体化预处理的淬火工艺后宏观硬度的变化情况。可以看出,不同含锰量对珠光体预化处理的反应是不同的。因此在选择锰量时要慎重,不同含锰量应该有不同的热处理工艺,才能产生良好的效果。

对于中铬铸铁,珠光体化预处理在淬火工艺中起了非常有利的作用,它可以使组织均匀地转变,使最后淬火的组织不出现块状的奥氏体,即使含锰量在2.7%时也能达到比较高的宏观硬度。

中铬铸铁通常采用的热处理工艺:高温空淬+低温回火处理,以期获得马氏体+Cr,Fe7C3+Cr,Fe3C+残留奥氏体的金相组织。空淬回火后的中铬铸铁与IV型铸铁性能相当,对于我国镍资源稀缺的现实,以成为取代镍硬IV型铸铁的一种铸铁材料。

中铬铸铁的铸造性能介于低铬铸铁和高铬铸铁之间且接近于高铬铸铁,由于铁水中的合金元素偏高,因而导热性较差、收缩较大,在铸件铸造工艺设计时予以注意。由于中铬铸铁的铬含量较高,使材料具有了一定的耐蚀性,可用于中等冲击载荷的磨料磨损和冲蚀磨损工况。

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