高鉻鑄鐵中碳化物的形態(tài)對(duì)力學(xué)性能的影響

高鉻鑄鐵中碳化物形態(tài)對(duì)力學(xué)性能的影響高鉻鑄鐵中碳化物形態(tài)對(duì)力學(xué)性能的影響 1 1 課題的目的和意義課題的目的和意義 1 1 1 課題的目的課題的目的 高鉻鑄鐵里的碳化物形貌直接決定了其力學(xué)性能的好壞 本文通過研究不 同成分 不同熱處理工藝的高鉻鑄鐵的組織與硬度 沖擊韌度和耐磨性能的關(guān) 系 解釋了高鉻鑄鐵不同的碳化物分布產(chǎn)生不同的力學(xué)性能的現(xiàn)象機(jī)理 并指 出 Cr C 為 4 8 時(shí)能得到呈不連續(xù)的塊狀 棒狀分布的 M7C3 合金組織和 性能較好 高鉻鑄鐵在 1000 3h 淬火 350 3h 回火的熱處理工藝下 可 以獲得理想的組織 塊狀 曲面板條狀碳化物不連續(xù)的分布在硬度和韌性都能 較好的回火馬氏體基體上 合金的整體力學(xué)性能優(yōu)異 釩還可以細(xì)化和改善高 鉻鑄鐵共晶碳化物的形態(tài) 釩可以限制共晶體轉(zhuǎn)變的液態(tài)空間 樹枝晶間的液 體被分割成更小的空間 相應(yīng)的共晶碳化物生長(zhǎng)空間變窄 在最后凝固的鐵液 中存在著一些懸浮的釩的碳氮化物 他們有可能形成結(jié)晶核心 加速細(xì)化作用 碳化物作為高鉻鑄鐵組織中的第二相對(duì)高鉻鑄鐵的性能有明顯的的影響 由于 高鉻鑄鐵熱處理后顯微組織為隱晶馬氏體加共晶碳化物 所以釩含量的變化對(duì) 硬度沒有明顯的影響 釩細(xì)化組織的作用很明顯 所以加入釩可以提高高鉻鑄 鐵的沖擊韌度 而隨著釩含量的增加 基體析出的二次碳化物也將增加 高鉻 鑄鐵的夾雜物隨之增加 這削弱了相之間的結(jié)合力 對(duì)沖擊韌度不利 所以當(dāng) 釩含量超過 0 8 時(shí) 高鉻鑄鐵的沖擊韌度開始下降 釩可以細(xì)化組織 碳化 物顆粒被不斷細(xì)化 而且碳化物的形態(tài)也變得圓鈍 在磨粒沖擊力作用下 應(yīng) 力集中程度小 減少碳化物顆粒松動(dòng)脫落的幾率 從而也提高耐磨性 同時(shí)釩 的碳化物 V2 C 硬度很高 可達(dá) 2 700 2 900 HV 為優(yōu)良的耐磨質(zhì)點(diǎn) 可提 高高鉻鑄鐵的耐磨性 當(dāng)磨粒切削形成的刻痕或溝槽比較大時(shí) 以至一次滑動(dòng) 通過時(shí) 就可以把那些小的碳化物顆粒 犁 出去 這時(shí)碳化物顆粒沒有起到 硬質(zhì)質(zhì)點(diǎn)阻止磨粒切削的作用 只有當(dāng)碳化物顆粒尺寸大于切削痕截面尺寸 或碳化物尺寸大到足以阻礙磨粒的壓入和切削 或當(dāng)碳化物顆粒至少有一個(gè)方 向的尺寸大于磨粒壓入深度時(shí) 碳化物顆粒對(duì)提高材料的耐磨性才是有貢獻(xiàn)的 因此 在磨粒磨損條件下太細(xì)小的碳化物對(duì)提高材料的耐磨性是不利的 所以 當(dāng)釩含量超過 0 8 時(shí) 高鉻鑄鐵試樣的耐磨性會(huì)降低 1 1 2 課題的意義課題的意義 作為耐磨材料不僅要求優(yōu)良的抗磨粒磨損性 同時(shí)要求良好的力學(xué)性能 以防止零件在使用過程中斷裂 金屬磨損是造成機(jī)械零件失效的主要原因之一 會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失 據(jù)統(tǒng)計(jì)資料 在失效的機(jī)械零件中 有 75 80 屬于磨損造成 供給機(jī)械的能量有大約 30 50 消耗于摩擦和機(jī)械零件的 磨損過程中 有資料表明 美國(guó)每年由于磨損造成損失約為 1120 億美元 而我 國(guó)約為 400 億元 我國(guó)用于冶金 礦山 建材 電力等部門的破碎 制粉 排 漿等設(shè)備的易損件 每年消耗百萬噸以上 開發(fā) 研制推廣新型抗磨材料和先 進(jìn)的耐磨鑄件生產(chǎn)工藝具有重要意義 1 2 課題背景課題背景 高鉻鑄鐵是一種應(yīng)用廣泛的耐磨材料 適用于各種高應(yīng)力 中 低沖擊載 荷磨料磨損的工況條件 廣泛應(yīng)用于機(jī)械 冶金 采礦及礦產(chǎn)品加工等行業(yè) 材料具有優(yōu)良的耐磨性能是由于硬質(zhì)合金顯微組織中共晶碳化物的作用 鉻 碳含量 變質(zhì)處理 熱處理工藝等決定著高鉻鑄鐵里共晶碳化物的分布形態(tài) 當(dāng)鑄鐵的含鉻量超過 10 時(shí) 形成 M7C3型碳化物 而不是在低鉻時(shí)形成的 M3C 型碳化物 高鉻鑄鐵形成的 M7C3型碳化物被奧氏體或是它的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物所 包圍 分布形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)的桿狀 塊狀和顆粒狀 而不是一般白口鑄鐵中的 連續(xù)狀基或是嚴(yán)重影響材料韌性的網(wǎng)狀 隨著 Cr C 比的增加 共晶碳化物的 形貌經(jīng)歷了由連續(xù)網(wǎng)狀 片狀 桿狀連續(xù)程度減小的過程 共晶碳化物晶體類 型經(jīng)歷由 M3C M3C M7C3 M7C3的變化過程 在高鉻鑄鐵中加入稀土 能使 As Bi Pb Zn Sn Sb 等低熔點(diǎn)雜質(zhì)生成熔點(diǎn)較高的二元或多元化合物 不 溶于鐵液中而被除去 減少或消除這些夾雜物的有害影響 可以改變鑄鐵中碳 化物的形狀 影響鑄鐵基體中滲碳體的數(shù)量 細(xì)化鑄鐵的晶粒度 提高鑄鐵的 強(qiáng)韌性 不同的熱處理工藝可以產(chǎn)生不同的組織 進(jìn)而影響合金的力學(xué)性能 材料的性能取決于組織 變質(zhì)處理之所以改善高鉻合金鑄鐵的力學(xué)性能 這主要是因?yàn)樽鳛樽冑|(zhì)作用的稀土元素其原子半徑與 Fe 的原子半徑差別較大 在奧氏體相中的固溶度很小 加入高鉻合金鑄鐵中易富集在結(jié)晶前沿 導(dǎo)致結(jié) 晶前沿成分過冷 使共晶體轉(zhuǎn)變過程中奧氏體和碳化物兩相的生長(zhǎng)速度出現(xiàn)差 別 導(dǎo)致共晶奧氏體生長(zhǎng)速度超過了共晶滲碳體的生長(zhǎng)速度 這就使奧氏體突 破共晶碳化物對(duì)奧氏體的包圍而快速增長(zhǎng) 破壞了碳化物網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性 使碳 化物由條片狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎贪魻詈途栈?進(jìn)一步增強(qiáng)了奧氏體的連續(xù)性 從而減 小了大片狀網(wǎng)狀碳化物對(duì)基體的削弱作用 使高鉻合金鑄鐵的沖擊韌性得到提 高 另一方面 稀土復(fù)合變質(zhì)處理使高鉻合金鑄鐵晶粒細(xì)化 組織均勻 消除 了柱狀晶 強(qiáng)化了基體晶界 通常材料的組織越細(xì) 在一定體積內(nèi)的晶粒數(shù)目 就越多 在同樣的受力狀態(tài)下 材料的變形分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行 使變形 較為均勻 引起的應(yīng)力集中較小 晶粒越細(xì)則晶界越曲折 越不利于裂紋沿晶 界的傳播 從而在斷裂過程中可以吸收更多的能量 表現(xiàn)出較高的抗沖擊性能 使高鉻合金鑄鐵的沖擊韌性提高 1 3 文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述 高鉻鑄鐵 Cr C 為 4 8 時(shí)可穩(wěn)定地得到 M7C3 Cr C 適當(dāng)提高時(shí) 碳化 物增多 就使得較多的碳處于碳化物中 周圍產(chǎn)生貧碳區(qū) 形成含碳量低的奧 氏體基體 有利于材料的沖擊韌度 同時(shí) 碳化物的數(shù)量大大增加 碳化物尺 寸更細(xì)小 分布更均勻 提高了宏觀硬度 因而其抗磨性提高了 碳化物的增 加 也更好地保護(hù)了基體 因?yàn)樘蓟镏g的距離變小 使磨粒接觸基體的機(jī) 會(huì)減少了 從而刺入基體的深度也減少 減少了基體的被磨量 當(dāng)承受較低沖 擊載荷時(shí) 在抵抗沖擊磨粒磨損過程中起主要作用的是 Fe Cr 7C3型碳化物 基 體主要起支撐碳化物的作用 但是 當(dāng) Cr C 過大時(shí) 碳化物聚集在一起 容易 形成粗大初生相 產(chǎn)生割裂基體的惡劣作用 嚴(yán)重影響材料的綜合性能 尤其 是沖擊韌度 同時(shí)研究表明 加入 W 后試樣的硬度逐漸增加 當(dāng) W 含量在 2 92 時(shí)達(dá)到最大 因?yàn)橛捕戎饕c基體和碳化物的相結(jié)構(gòu)及碳化物的體積分?jǐn)?shù) 有關(guān) 加入 W 不但固溶于基體 而且還存在于共晶碳化物 M7C3中 形成 Cr Fe W 7C3型結(jié)構(gòu) 并且形成 W 的碳化物 75 HRC 所以提高了高鉻鑄 鐵的硬度 另一方面 共晶碳化物更加均勻細(xì)小彌散地分布于基體 片間距減 小 也起彌散強(qiáng)化的作用 碳化物之間的距離變小 在磨損過程中使磨粒接觸 基體的機(jī)會(huì)減少 刺入基體的深度也減小 從而減少了基體的磨損量 初生奧 氏體周圍的碳化物距離比共晶奧氏體周圍的距離大的多 它很容易被堅(jiān)硬的磨 料犁傷 鑿掉 使碳化物突起 沒有了基體包裹 碳化物硬而脆 進(jìn)而受到?jīng)_ 擊時(shí)容易斷裂 使磨損加快 所以碳化物越細(xì)小越彌散 硬度越高 磨粒不易 把基體犁掉 碳化物也不易斷裂 組織耐磨性越好 高鉻鑄鐵共晶團(tuán)尺寸 共 晶碳化物尺寸和間距 均與共晶凝固溫度范圍有關(guān) 合金共晶凝固范圍隨 Cr 量 變化而變化 減小共晶凝固溫度范圍可以有效地減少共晶碳化物間距 使共晶 碳化物得到細(xì)化 當(dāng)共晶團(tuán)直徑增加時(shí) 凝固過程釋放的結(jié)晶潛熱量大 同時(shí) 奧氏體排出的 C Cr 碳化物形成元素 使邊界區(qū)的碳化物顆粒容易長(zhǎng)大 影響 高鉻鑄鐵的韌性及耐磨性 在高鉻鑄鐵中 M7C3 型碳化物的存在能使其耐磨性能提高 隨合金元素 的增加 可起到細(xì)化碳化物晶粒的作用 同時(shí)其力學(xué)性能以及耐磨性能均能夠 得到提高 但合金元素的添加量以適量為宜 當(dāng)超過一定限度時(shí) 反而會(huì)對(duì)高 鉻鑄鐵的性能起到負(fù)面作用 因此 首先對(duì)合金元素添加量的控制是今后高鉻 鑄鐵改性研究的一個(gè)重要發(fā)展方向 第二 還可通過多種合金元素的同時(shí)加入 使其發(fā)揮 協(xié)同 作用 共同提高高鉻鑄鐵的性能 另外 通過熱處理工藝 可進(jìn)一步改善高鉻鑄鐵組織的形貌及分布 消除碳化物的團(tuán)狀以及顆粒狀分布 細(xì)化晶粒 最后 對(duì)性能的研究歸根結(jié)底還是應(yīng)該從最基本的機(jī)理入手 因此 對(duì) M 7 C 3 型碳化物的結(jié)構(gòu)及其生長(zhǎng)模式進(jìn)行研究 搞清楚高鉻鑄鐵中組織細(xì) 化的機(jī)理 才是解決問題的根本所在 1 3 1 高鉻鑄鐵發(fā)展概況高鉻鑄鐵發(fā)展概況 高鉻鑄鐵是一種熱軋輥用材料 在實(shí)際工作條件下熱軋輥在承受強(qiáng)烈交變 機(jī)械應(yīng)力 交變熱應(yīng)力和摩擦載荷下進(jìn)行工作 輥身與溫度高達(dá)900 1200 的 鋼坯直接接觸 隨后又被冷卻水強(qiáng)制冷卻 即連續(xù)經(jīng)受急熱和急冷的交替作用 工作一段時(shí)間后 軋輥表面就會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋 或稱龜裂 即發(fā)生熱疲勞破壞 高溫交變應(yīng)力引起往復(fù)的局部塑性變形導(dǎo)致熱疲勞裂紋的產(chǎn)生 熱疲勞是一種 高溫高應(yīng)變疲勞 其規(guī)律服從低周疲勞規(guī)律 在經(jīng)受熱循環(huán)時(shí) 軋輥輥身半徑 越大 內(nèi)外溫差也越大 因而更容易發(fā)生熱疲勞破壞 因此高鉻鑄鐵在使用時(shí) 表層產(chǎn)生熱疲勞裂紋 進(jìn)而發(fā)生剝落是其主要失效形式 高鉻鑄鐵是繼普通白 口鑄鐵 高錳鋼 NiHard鑄鐵之后的第三代抗磨鑄鐵 是一種優(yōu)良的抗磨材料 它不僅表現(xiàn)出良好的耐磨性 而且還有較好的韌性 成為制造襯板的良好材料 這主要是因?yàn)楦咩t鑄鐵的基體中鑲嵌著硬度高的M7C3型碳化物 這種組織決定 了高鉻鑄鐵在低應(yīng)力工況條件下具有優(yōu)異的耐磨性 傳統(tǒng)的高鉻白口鑄鐵是以 加入昂貴的 Mo Cu來改善其韌性 使生產(chǎn)成本大幅度增加 本實(shí)驗(yàn)中通過改 變高鉻鑄鐵中碳化物的形態(tài)來增強(qiáng)其力學(xué)性能 以期達(dá)到節(jié)約成本的目的 1 3 2 改變高鉻鑄鐵中碳化物形態(tài)的方法改變高鉻鑄鐵中碳化物形態(tài)的方法 1 加入鎢元素是共晶碳化物細(xì)化 鎢作為強(qiáng)碳化物形成元素 添加鎢的鑄鐵具有硬度高 耐磨性能好等特點(diǎn) 而成為一種新型的抗磨材料 其碳化物硬度較高 75HRC 且具有較高的穩(wěn) 定性 故通?？赏ㄟ^加入鎢元素來提高碳化物的硬度和增強(qiáng)其穩(wěn)定性 進(jìn)而提 高高鉻鑄鐵的耐磨性能 關(guān)于改善鎢合金鑄鐵共晶碳化物形貌的研究近來被廣 泛關(guān)注 高鉻鑄鐵鑄態(tài)組織以?shī)W氏體為基體 通過加入鎢 提高碳化物的硬度 增強(qiáng)碳化物穩(wěn)定性 進(jìn)而提高高鉻鑄鐵的耐磨性及韌性 高鉻鑄鐵共晶團(tuán)尺寸 共晶碳化物尺寸和間距 均與共晶凝固溫度范圍有關(guān) 合金共晶凝固范圍隨 Cr 量變化而變化 減小共晶凝固溫度范圍可以有效地減少共晶碳化物間距 使共 晶碳化物得到細(xì)化 加入合金元素 W 和 Cr 相似 增加 W 量可使合金的共晶點(diǎn) 左移 增加了共晶團(tuán)和共晶碳化物的數(shù)量 W 細(xì)化奧氏體樹枝狀晶 進(jìn)一步改 善共晶碳化物分布 W 與 C 的結(jié)合能力比 Cr 強(qiáng) 是強(qiáng)碳化物形成元素 在 的結(jié)晶過程中 W Cr 和 C 同時(shí)向 周圍排出 同時(shí) M7C3結(jié)晶時(shí)結(jié)晶前沿 液相中的碳化物元素 C Cr 等優(yōu)先向 M7C3擴(kuò)散 由于在近共晶成分下 奧氏 體和共晶碳化物同時(shí)促進(jìn)生長(zhǎng) 只要影響共晶兩相的形核 生長(zhǎng)因素都有可能 對(duì)共晶團(tuán)細(xì)化產(chǎn)生影響 奧氏體為非小平面生長(zhǎng) 碳化物為小平面生長(zhǎng) 奧氏 體包圍碳化物成半孤立狀態(tài) 元素 W 在共晶奧氏體和共晶碳化物中分布無明 顯區(qū)別 原子尺寸比 Fe 和 Cr 都大 且熔點(diǎn)高 又易形成碳化物 減小 C 原子擴(kuò)散系數(shù) 凝固過程中同時(shí)使 Cr 原子擴(kuò)散受阻 共晶碳化物 M7C3和奧氏 體在小范圍內(nèi)形核生長(zhǎng) 所以隨著加入合金 W 量的變化 碳化物和共晶團(tuán)尺 寸減小 當(dāng)加入 W 過多時(shí) 由于碳化物形成元素濃度的增加使碳化物生長(zhǎng)速 率增加 碳化物體積分?jǐn)?shù)也增加 共晶團(tuán)和碳化物尺寸變大 另一方面 當(dāng)共 晶團(tuán)直徑增加時(shí) 凝固過程釋放的結(jié)晶潛熱量大 同時(shí)奧氏體排出的 C Cr 碳 化物形成元素 使邊界區(qū)的碳化物顆粒容易長(zhǎng)大 影響高鉻鑄鐵的韌性及耐磨 性 鎢在高鉻鑄鐵中既能形成碳化物又能熔入到基體中 且能在碳化物和基體 上平均分布 鎢熔入基體中能提高高鉻鑄鐵的沖擊韌性 但當(dāng)鎢含量高于 3 時(shí) 其沖擊韌性反而下降 但耐磨性能較好 2 加入稀土元素阻礙共晶碳化物的連續(xù)生成 稀土元素能提高高鉻鑄鐵的熱疲勞性能 而熱疲勞壽命的提高與鑄鐵中碳 化物的形態(tài)有關(guān) 稀土的變質(zhì)作用主要在于它的脫氧 脫硫作用 所形成的稀 土硫化物 稀土氧化物和稀土硫氧化物一部分被排除 使鐵水凈化 而另一部 分 根據(jù)結(jié)晶學(xué)方位對(duì)應(yīng)原理 可作為初生奧氏體非自發(fā)形核核心 因此 鑄 鐵中加入稀土后 初生奧氏體可以在熔體中各處形核和生長(zhǎng) 由于稀土元素在 奧氏體中的溶解度很小 而且它在固液兩相中的平衡分配系數(shù) k 0 c s c L 遠(yuǎn)小 于 1 稀土元素將在奧氏體枝晶結(jié)晶前沿的熔體中富集 形成成分過冷區(qū) 有 利于奧氏體枝晶向多晶發(fā)展 并縮小了枝晶間距 這樣奧氏體在生長(zhǎng)過程中 其枝晶相互容易搭接而形成胳架 阻礙共晶碳化物的連續(xù)生成 從而破壞了它 們間相互連接成網(wǎng)狀或連續(xù)的長(zhǎng)條狀 并向斷續(xù)的網(wǎng)狀島狀過渡 稀土元素抑 制了高鉻鑄鐵奧氏體化時(shí)碳原子向奧氏體中的熔入 從而減少了奧氏體中的碳 含量 使固態(tài)相變點(diǎn)提高 縮短了組織轉(zhuǎn)變的孕育期 3 高鉻鑄鐵中添加適量釩 鈦細(xì)化高鉻鑄鐵的合金組織 在高鉻鑄鐵中添加適量釩 鈦細(xì)化高鉻鑄鐵的合金組織 增加馬氏體基體 含量 改善碳化物形態(tài)和分布 使得高鉻鑄鐵耐磨性大幅度提高 鈦是活潑元 素之一 它與氮 碳 氧都有較強(qiáng)的結(jié)合力 與硫的結(jié)合力也強(qiáng)于鐵 鈦與碳 氮形成的 TiC TiN 熔點(diǎn)高 其質(zhì)點(diǎn)在凝固過程中起外來晶核作用 細(xì)化鑄態(tài) 組織 形成的 TiC 極為穩(wěn)定 不易溶解 在熱處理過程中也有阻礙奧氏體晶粒 長(zhǎng)大的作用 鈦的加入量過多時(shí) 會(huì)引起高熔點(diǎn) 硬質(zhì)相的增加及粗化 這樣 不僅不能細(xì)化晶粒 反而使碳化物析出 損害強(qiáng)度和韌性 鈦元素細(xì)化過共晶 高鉻鑄鐵的機(jī)制也得到了研究 研究發(fā)現(xiàn)的機(jī)制表明生成的 TiC 可作為 M7C3 初生碳化物異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn) 起到促進(jìn)形核的作用 碳化物外部聚集了大量 Ti 元素 凝固過程的鐵 鉻 碳等元素向碳化物內(nèi)部擴(kuò)散受阻 使碳化物難以長(zhǎng) 大 從而細(xì)化 釩可以穩(wěn)定高鉻鑄鐵中的碳化物 同時(shí)含釩的碳化物硬度很高 2400HV 釩還能細(xì)化白口組織 減少粗大柱狀晶組織 鑄態(tài)時(shí) 釩和碳不僅 能形成初生碳化物 而且形成二次碳化物 使基體中含碳量降低 提高 Ms 點(diǎn) 在鑄態(tài)容易獲得馬氏體 試驗(yàn)結(jié)果表明 高鉻鑄鐵經(jīng)熱處理后 隨著含釩量的 增加 高鉻鑄鐵硬度先提高后又有所下降 含 V Ti 的高鉻鑄鐵使碳化物細(xì)化 間距減小 斷續(xù) 均勻分布 減輕基體被磨損粒刺入的傾向 增加對(duì)顯微切削 的阻力 4 鉻對(duì)高鉻鑄鐵性能的影響 工業(yè)上應(yīng)用的高鉻白口鑄鐵其含鉻量一般在 11 25 鉻碳比 3 5 要 高 增加鉻和碳的含量都將使得碳化物的數(shù)量增加 使得耐磨性能提高的同時(shí) 降低了沖擊韌性 鉻除和碳 鐵等形成碳化物以外 還能部分溶于基體中 提 高了鑄鐵的淬透性 郭二軍等對(duì) Cr C 在 31 Cr 高鉻鑄鐵中對(duì)組織和性能的 影響進(jìn)行了研究 根據(jù)此研究的結(jié)果 此高鉻鑄鐵成分為過共晶 M7C3 碳化 物呈長(zhǎng)條狀 其橫截面為六邊形 高鉻鑄鐵中鉻元素含量變多 試樣中碳化物 得到細(xì)化 分布形態(tài)也更好 碳化物數(shù)量也顯著減少 降低了過共晶度 隨鉻 元素含量的增加 Cr31 高鉻鑄鐵的硬度略微下降 而其沖擊韌性呈現(xiàn)出明顯的 升高趨勢(shì) 當(dāng)外加載荷為 70N 時(shí) Cr31 高鉻鑄鐵的耐磨性隨鉻元素?fù)搅康脑?加反而下降 1 3 31 3 3 變質(zhì)處理對(duì)高鉻合金鑄鐵顯微組織的影響變質(zhì)處理對(duì)高鉻合金鑄鐵顯微組織的影響 變質(zhì)處理前后高鉻合金鑄鐵的鑄態(tài)組織均由索氏體 馬氏體 共晶碳化物 少量殘余奧氏體組成 不同的是未變質(zhì)高鉻合金鑄鐵的鑄態(tài)組織中 基體組織 為粗大的柱狀樹枝晶 碳化物較為粗大 呈長(zhǎng)片狀或長(zhǎng)條狀 沿晶界連續(xù)分布 加入 0 2 稀土復(fù)合變質(zhì)劑后 高鉻合金鑄鐵的鑄態(tài)組織細(xì)化 柱狀晶得到改 善 碳化物形貌由長(zhǎng)條狀變?yōu)闂U塊狀 碳化物分布也由變質(zhì)處理前的連續(xù)網(wǎng)狀 轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)網(wǎng)狀 當(dāng)變質(zhì)劑加入量增加至 0 5 時(shí) 高鉻合金鑄鐵鑄態(tài)組織明 顯細(xì)化 柱狀晶基本消除 基體晶粒以細(xì)小等軸晶為主 網(wǎng)狀碳化物出現(xiàn)頸縮 現(xiàn)象 分布明顯改善 粗大的碳化物也變得更加細(xì)小 尖銳棱角消失 經(jīng)熱處 理后高鉻合金鑄鐵變質(zhì)處理前后的組織均由回火馬氏體 少量殘余奧氏體 碳化 物組成 相比之下 未變質(zhì)高鉻合金鑄鐵熱處理后基體組織雖得到了細(xì)化 但 仍有較多的柱狀晶存在 碳化物形態(tài)和分布得到一定的改善 碳化物部分?jǐn)嚅_ 呈條塊狀 但仍以斷續(xù)網(wǎng)狀分布 加入 0 2 復(fù)合變質(zhì)劑后 高鉻合金鑄鐵熱處 理后 組織得到明顯改善 柱狀晶明顯減少 等軸晶增多 碳化物形態(tài)大大改 善 由片條狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎贪魻詈退閴K狀 分布狀態(tài)也得到較大程度的改善 當(dāng)稀土 復(fù)合變質(zhì)劑加入量由 0 2 增加到 0 5 時(shí) 高鉻合金鑄鐵熱處理后的組織進(jìn)一 步細(xì)化 粗大的柱狀樹枝晶和長(zhǎng)片狀碳化物消失 基體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的等軸 晶 碳化物也由短棒狀轉(zhuǎn)化為細(xì)小的菊花狀 碳化物分布也明顯得到改善 RE 復(fù)合變質(zhì)處理之所以能細(xì)化高鉻合金鑄鐵基體組織 改善碳化物分布 消除粗大的柱狀樹枝晶 使碳化物由連續(xù)網(wǎng)狀分布轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)網(wǎng)狀分布 碳化 物形態(tài)由長(zhǎng)條狀或大片狀轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的短棒狀和菊花狀 碳化物的分布更加均 勻 其主要原因?yàn)?稀土復(fù)合變質(zhì)劑均為活性元素 它的加入一方面能與鐵水中 的硫和氧結(jié)合生成稀土硫化物和硫氧化物 這些稀土硫化物和稀土氧化物熔點(diǎn) 高 在液相中析出 可以成為初生奧氏體的異質(zhì)形核 促進(jìn)奧氏體細(xì)化晶粒 另 一方面 稀土元素能吸附在奧氏體晶粒間界和碳化物晶體表面 降低界面能 抑制晶體以樹枝狀晶生長(zhǎng) 阻擋了碳化物賴以生長(zhǎng)的生長(zhǎng)臺(tái)階 因此 消除了 柱狀晶 抑制了碳化物以固有的生長(zhǎng)方向生長(zhǎng)為條片狀 促使碳化物以小平面 方式生長(zhǎng) 使碳化物條片側(cè)面迅速增厚 最終導(dǎo)致碳化物形態(tài)和分布明顯改善 1 劉少平 蘇丹 孫凱等 釩 鈦對(duì)高鉻鑄鐵中碳化物形態(tài)及耐磨性的影響 J 鑄造技術(shù) 2006 2 2 黨曉明 馬幼平 李秀蘭等 鎢含量對(duì)高鉻鑄鐵共晶組織及力學(xué)性能的影響 J 金屬 熱處理 2012 02 3 3 任福戰(zhàn) 趙維民 王 如等 高鉻鑄鐵里的碳化物形貌對(duì)力學(xué)性能的影響 J 開發(fā)研究 2007 3 4 叢樹林 孫凱 劉憶等 碳化物對(duì)高鉻鑄鐵性能影響的分形理論討論 J 材料熱處理 2006 5 要承勇 沈永輝 高鉻鑄鐵襯板中兩種碳化物形態(tài)對(duì)耐磨性的影響 D 理化檢驗(yàn) 物理分 冊(cè) 2006 6 李秀蘭 謝文玲 周新軍等 對(duì)高鉻鑄鐵碳化物形態(tài)與性能的影 響 J 特種鑄造及有色合金 2014 7 楊慶祥 趙亞坤 廖波等 稀土對(duì)高鉻鑄鐵碳化物形態(tài)及相變動(dòng)力學(xué)的影響 J 中國(guó)稀 土學(xué)報(bào) 1998 6 8 晁月林 周玉麗 王全禮等 低碳高鉻鋼在氯離子環(huán)境中的周期腐蝕性能 J 材料熱處 理學(xué)報(bào) 2016 8 9 董達(dá)善 賈曉帥 左訓(xùn)偉等 新型 MQ P T 技術(shù)在高鉻鑄球中的應(yīng)用 J 金屬熱處理 2016 1 10 白丹 李璐 周榮鋒等 脈沖電流處理對(duì)過共晶高鉻鑄鐵凝固組織的影響 J 材料熱處 理學(xué)報(bào) 2016 2 11 董陽(yáng)陽(yáng) 歐陽(yáng)海青 蔣業(yè)華等 熱處理對(duì)含鎢過共晶高鉻鑄鐵組織與性能影響 J 金屬 熱處理 2016 2 12 夏鵬舉 鄒祥宇 寇小平 鉬對(duì)金屬型鑄造高鉻鑄鐵組織與性能的影響 J 陜西理工 學(xué)院學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 2016 2 13 趙韓 朱仁勝 劉四洋等 高鉻合金耐磨鑄件空淬最佳工藝參數(shù)研究 J 機(jī)械設(shè)計(jì)與制 造 2016 3 14 葛瑋 徐衛(wèi)紅 張艷等 釩鈦高鉻鑄鐵耐磨損性能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 J 熱加工工藝 2016 2 15 王淑花 李鳳春 徐玉榮等 變質(zhì)劑加入量對(duì)高碳高鉻鑄鋼組織的影響 J 鑄造技術(shù) 2016 3 16 石安君 郭長(zhǎng)慶 韓繼煒等 變質(zhì)處理方式對(duì) Cr15 高鉻鑄鐵組織和性能影