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高铬铸铁衬板热处理工艺

高铬白口铸铁被誉为当代优良的抗磨料磨损材料之一，广泛用于造船、矿山、冶金、火力发电、水泥粉磨等行业中。热处理是改善高铬铸铁组织结构的一种重要工艺，对改善高铬铸铁材料的硬度、韧性和耐磨性均具有重要作用。集美大学轮机工程学院通过研究高铬铸铁材料的组织与热处理工艺条件之间的关系，获取了泥浆泵叶片铸铁件的热处理工艺。

高铬铸铁的组织和性能

1．铸态

组织：索氏体+共晶碳化物及条状块状棒状碳化物。

硬度：HRC48.6，49.3，46.0，49.4，51.7。平均硬度：HRC49。

2．热处理态

经过“正火空冷+回火空冷”的热处理后，硬度平均为HRC60.5，金相组织为马氏体+共晶碳化物+条状块状棒状碳化物。

耐磨复合钢板特点:

较好的耐热性: 耐磨层推荐使用在≤600℃工况下使用，若在合金层中加入钒，钼等合金，可以承受≤800℃的高温磨损。 推荐使用温度如下: 普通碳钢基板推荐不高于380℃工况使用; 低合金耐热钢板(15CrMo，12Cr1MoV等)基板推荐不高于540℃工况使用; 耐热不锈钢基板推荐在不高于800 ℃工况使用。

好的耐腐蚀性耐磨复合钢板的合金层中含有高百分比的金属铬，故具有一定防锈和耐腐蚀能力。用于落煤筒和漏斗等场合可以做到防止粘煤。

高铬铸铁衬板热处理

实验表明，奥氏体化温度越高，残留奥氏体量越多，马氏体量越少。随着奥氏体化温度的升高，高铬铸铁的硬度先升高再降低，在 1000℃ 淬火时，试样的宏观硬度高，为62.74 HＲC。这是因为二次碳化物沉淀析出的温度决定了在奥氏体中溶解的碳含量和合金元素含量，进而显著地影响 Ms 点的温度和淬火硬度。当奥氏体化温度较低时，析出的二次碳化物数量多、颗粒小、分布均匀，奥氏体中碳及合金元素含量少，空冷后马氏体硬度较低; 但是如果奥氏体化温度过高，析出的二次碳化物数量少、颗粒大、分布不均匀，奥氏体中碳及合金元素含量多，奥氏体稳定性高、Ms 点降低，导致淬火后残留奥氏体多、马氏体少，硬度又会降低。

对 1000℃保温不同时间后淬火的试样进行硬度测试的结果表明，保温 2 h 后空冷的试样硬度很高，为64.04 HＲC。如果保温时间继续延长，随着奥氏体晶粒长大以及奥氏体中析出的二次碳化物的增多，材料硬度反而降低。

为了消除内应力和提高韧性，高铬铸铁淬火后应进行回火。高铬白口铸铁合金含量较高，回火稳定性好，在 250～500℃回火时不仅韧性有所提高，而且硬度下降不大。将上述 1000℃保温 2 h 后空冷的高铬铸铁试样，分别在 250℃和 450℃进行 2 h 回火，发现250℃回火后碳化物组织呈细小的粒状和块状，边界圆钝，弥散分布; 而 450 ℃回火后的碳化物组织条块较大，部分碳化物呈状分布。显微硬度测试表明，250℃回火 2 h 后基体的显微硬度高。热处理后，试样的硬度和冲击性能比铸态都有所提高，经1000℃×2 h 淬火+250℃×2 h 回火工艺处理的试样的冲击值提高幅度十分显著，冲击吸收能量达到4.13 J。

在冲击载荷作用的冷变形过程中，由于位错密度大量增加，位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。这是加工硬化的重要原因。另一个重要原因则是高锰奥氏体的层错能低，形变时容易出现堆垛层错，从而为ε马氏体的形成和形变孪晶的产生创造了条件。常规成分的高锰钢的形变硬化层中常可以看到高密度位错、位错塞积和缠结。ε马氏体和形变孪晶的出现使钢难以变形，尤其是后者的作用更大。上述各种因素都使高锰钢的硬化层得到很高程度的强化，硬度大幅度提高。