对高铬铸铁的一些认识材料.doc

对高铬铸铁的一些认识 高铬铸铁是最重要的耐磨材料之一，适用于各种高应力磨料磨损的工况条件，广泛应用于机械、冶金、采矿及矿产品加工等行业。近年来，各工业国家都很重视对高铬铸铁的研究工作，以期充分利用其优异的耐磨性能。 含铬量在12%以上的高铬铸铁，开发于20世纪初期，1917年获得了美国专利。当时，由于对高铬铸铁的特点了解不多，其潜能未能充分发挥，因而未被广泛采用。 20世纪中期，美国国际镍公司研究开发了镍硬系列共4种耐磨铸铁（Ni Hard 1～4），其中，镍硬4（Ni Hard 4）于1951年获得了美国专利，逐渐成为大家所熟知的耐磨材料，广泛应用于矿产品加工行业。镍硬4的耐磨性能很好，且有适当的抗冲击能力，但是，仍然因其抗冲击能力欠佳而限制了其在高应力磨料磨损条件下的应用。 20世纪60年代，美国Abex 公司，为改善高铬铸铁的性能，进行了大量的研究工作，系统研究了Ni、Mo、Mn、Si、Cr和C等元素在高铬铸铁中的作用。随后，美国Climax Molybdenum 公司又对Mo和Cu在高铬铸铁中的作用进行了系统的研究。80年代，美国内政部矿业局的研究中心又对高铬铸铁的热处理进行了研究。 美国材料试验学会制定的标准ASTM A532《抗磨铸铁》中基本体现了上述研究工作的成果。 我国标准GB/T 8263－1999 《抗磨白口铸铁件》中，等效采用了ASTM A532－93a 标准中所列的8个牌号中的7个，其中，属于高铬铸铁的4个牌号全都采纳了。 高铬铸铁耐磨件，在我国应用很广，随着矿业和冶金行业的迅速发展，对高铬铸铁件的需求增长很快，目前，年产量已超过50万吨，不仅供国内各行业使用，也有相当数量的铸件出口。 尽管高铬铸铁的应用已有80多年的历史，而且对其进行过很多研究工作，但是，到目前为止，我们对高铬铸铁的了解仍然不够全面，还有待在生产实践中进一步深化认识，如： （1）为了适应不同的工况条件，高铬铸铁已有多种牌号，但总体而言，化学成分的变化范围还太宽。例如：当前的牌号中，铬含量在8%～30%之间，需要优选而不宜随意确定；碳含量一般在2.0%～3.9%之间，Climax Molybdenum公司的超高碳牌号甚至可达4.3%，范围也不可谓不小。 此外，合金元素钼、镍、锰和铜的合理用量及其间的互补关系，也有待更深入的探讨。 总之，在优化成分配比方面还大有可为。 （2）化学成分的变化范围很大，而热处理工艺却相对地比较简单，只有软化退火、硬化处理、回火等几种方式，加热温度的控制范围差别也不大。 应该提到的是：目前，我国生产高铬铸铁件的厂家很多，但其中有不少企业只是简单地按规定的化学成分生产，而对这种材料的特性知之甚少，不能够根据企业的具体条件和铸件的特点不断优化生产工艺，这样，当然难以制造出高质量的产品，更不用说自行研究开发新产品了。因此，有必要将高铬铸铁的一些特性和工艺要点向有关企业作简要的介绍。 一、作为抗磨材料的高铬铸铁 磨料磨损（Abrasive Wear）是机件磨损方式的一种，通常是指处理砂土、矿石、岩石、等物料时，由这类物料造成机件的磨损。这类物料与机件表面相互作用的方式很多，有冲击、滚动、滑动和冲刷等。 关于磨料磨损的分类，当前世界各国广泛认同的是H. S. Avery 提出的分类方法，将磨料磨损分为三类。 （1）凿削性碰撞磨损 这是指较大块磨料与机件表面相互撞击而造成机件的磨损，是最严重的磨料磨损，如破碎机颚板破碎岩石，挖掘机挖取堆积的石块等。由于有强冲击作用，要求耐磨机件有相当高的韧性，以避免机件破裂。在此种工况条件下，一般都采用高锰钢铸件或表面淬硬的低合金钢铸件。 （2）研碎性高应力磨损 用两个工作表面破碎粒状材料时，由于颗粒与工件之间作用的应力很高，足以使颗粒破碎，所以称之为高应力磨损。 （3）擦伤性低应力磨损 磨料颗粒以相当高的速度流经工件的工作表面，使工作表面磨损，由于两者之间的应力不足以使颗粒破碎，所以称之为低应力磨损，如溜槽、泵和抛丸机叶片的工况条件都是。 用于（2）、（3）两种工况条件的耐磨件，目前的首选材料都是高铬铸铁。在作业时应力不太高、冲击作用甚小的情况下，低合金白口铸铁和美国国际镍公司开发的镍硬4号铸铁（含Cr 8～9%；Ni 5.0～6.5%; C 2.6～3.2%）也都是常用的材质。 就现今的高铬铸铁而言，如果按照铸件的特点适当地控制化学成分，并予铸件以正确的热处理，则铸件的耐磨性和韧性都优于镍硬4铸铁制品。所以，用于高应力磨料磨损和冲击作用不太强的碰撞磨损条件的耐磨件，大都采用高铬铸铁而很少采用镍硬4，如碎矿辊、锤式破碎机锤头、球磨机衬板等。此外，由于高铬铸铁具有相当好的耐蚀性能，一些同时经受磨料磨损和腐蚀作用的耐磨件，如湿磨机部件、渣浆泵叶轮和内衬等，尤宜用高铬铸铁制造。 二、高铬