改善高铬铸铁性能的热处理工艺

时间:2025/04/07 浏览次数:14

高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称,是一种性能优良而受到广泛重视的抗磨材料。它具有比一般合金钢高得多的耐磨性和比一般白口铸铁高得多的韧性与强度,同时还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能,加之生产便捷、成本适中,因而被誉为最优良的抗磨料磨损材料之一。高铬铸铁在采矿、水泥、电力、筑路机械、耐火材料等方面应用十分广泛,常见于衬板,锤头,磨球材质;80年代以后更被广泛用于抛丸清理机的室体制作和抛丸器叶片、衬板的制作上,能非常有效地防止高速密集的弹丸束击穿钢板壳体。但是,铸态高铬铸铁在使用过程中经常出现碳化物脱落导致工件耐磨性不足的现象,而传统的淬火加回火的热处理工艺对大尺寸的铸件而言容易造成畸变开裂。

江苏大学材料科学与工程学院提出用等温淬火来防止高铬铸铁的淬火畸变开裂,同时获得部分贝氏体组织,从而提高高铬铸铁的硬度及耐磨性,并且,通过组织调整来提高其韧性,从而实现强度及韧性的合理配合,取得了很好的效果。他们所用的高铬铸铁成分为:2.6%C-19.6%Cr-1.7%Mo-0.9%Ni-1.1%V-74.1%Fe(质量分数),奥氏体化温度为950°C,保温时间为2小时;等温淬火盐浴采用50%KNO3+50%NaNO3的混合盐,等温温度为280°C,等温时间为2.5小时。

碳和铬在奥氏体化过程中以二次碳化物的形式从奥氏体中脱溶,在之后的等温过程中,下贝氏体铁素体在晶界附近或在晶粒内的贫碳区形成。由于等温温度较低,下贝氏体铁素体中固溶了较多的碳,因此,随着等温时间的延长,碳以碳化物的形式从下贝氏体铁素体中析出,即形成由铁素体和分布于其中的碳化物所组成的针状组织。对等温淬火后试样显微组织的检测表明所获得的高铬铸铁的基体组织为马氏体+下贝氏体+残留奥氏体。

他们的研究表明,奥氏体化温度对最终性能影响很大。随着奥氏体化温度从900°C提高到1000°C,冲击性能在950°C处出现峰值。这是因为当奥氏体化温度较低时,基体组织为马氏体上弥散分布的二次碳化物,而经950°C等温淬火的试样部分发生下贝氏体转变,导致冲击性能上升。奥氏体化温度更高时,二次碳化物明显长大,对基体的割裂作用增强,并且组织以硬脆的马氏体为主,因此导致冲击性能显著下降。

磨损试验表明,等温淬火试样的磨损量与铸态相比减少约41%,铸态磨损试样表面的“犁沟”(碳化物脱落)多而深,而等温淬火试样磨损表面的“犁沟”明显较少。

总之,高铬铸铁经等温淬火后获得马氏体+下贝氏体+残留奥氏体的基体组织,使其硬度及冲击性能均得到提高,试样的整体硬度为60HRC;与铸态相比,冲击性能提高约20%,耐磨性提高约41%,同时实现了强度与韧性的良好配合。(钢研)




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