钒对含碳化物等温淬火球墨铸铁组织及性能的影响_马永华

摘要高铬铸铁因其优越的性能而受到越来越广泛的重视。

高铬铸铁相对合金钢有优良的耐磨性，相对一般白口铸铁有高得多的韧性、强度，同时它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，所以被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一。

本文就高铬铸铁的铸造及性能进行了比较系统的研究，首先设计高铬铸铁的成分进行铸造，然后利用金相显微镜对试样的组织形态、化学成分、物相组成进行了分析，最后通过硬度测试，冲击实验进行性能检测。

结果表明，高铬铸铁的组织主要由基体和碳化物组成，基体的相是主要奥氏体另外还有部分马氏体，而碳化物主要是Cr7C3。

高铬铸铁的硬度及耐磨性都比较高。

关键词：高铬铸铁；铸造；耐磨性；摩擦磨损；AbstractBecause of its superior performance, high chromium cast iron attracted more and more attention.High chromium cast iron has more excellent wear resistance than alloy steel , relative to the general white cast iron has higher toughness, strength, at the same time, it also has good resistance to high temperature and corrosion resistance, and convenient production, low cost, and is regarded as the best of contemporary anti abrasion material.In this paper, the properties of high chromium cast iron casting and compares the system, first of all the design of high chrome cast iron component for casting, then by using optical microscope, scanning electron microscope, on the sample tissue morphology, chemical composition, phase composition are analyzed, finally, hardness test friction and impact test, performance testing.The results show that, the structure of high chromium iron is mainly composed of a base and composition of carbide, matrix phase is the main part of austenite and martensite, and the carbide is Cr7C3.The hardness of high chromium cast iron and the wear resistance is higher.Key words:high chromium cast iron; casting; wear resistance; friction and wear.目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................................... I I 第1章绪论.. (1)1.1课题的目的、意义 (1)1.1.1 课题的目的 (1)1.1.2 课题的意义 (1)1.2课题背景 (2)1.2.1 课题背景 (2)1.3文献综述 (2)1.3.1 高铬铸铁..................................................................................... 错误！未定义书签。

istallverfestigtem ferritischem Gusseisen mit Kugelgraft in Gross-guss （Teil2：Darstellung und Diskussion ）[J].Giesserei ，2016，（08）：28-33.[7]Mathias Weil.Das laengste GJS-Gussteil kommt aus Krefeld[J].Giesserei 103，2016，（04）：74-76.[8]Peter Mikpleizik und Georg Geier.SiWind-Werkstoffentwicklung fuer Offshore -Windenergieanlagen in Multi -Megawatt -Bereich [J].Giesserei 101，2014，（09）：64-69.[9]Christoph Bleicher.SiWind-neuer Werkstoff fuer Offshore-Win-denergieanlagen[J].Giesserei 101，2014，（09）：70-79.[10]P.Mikoleizik.Hoecherfestes Gusseisen Branchenspezifische We-rkstoffe entwickelt entlang Auslegung.0327593[R].2015.（编辑：王峰，E-mail ：xdzt_wf@ ）不同w （Cr ）量对CADI 材料组织及性能的影响郑言彪，张军，文宏（湖北省机电研究设计院股份公司，湖北武汉430070）摘要：研究了不同w （Cr ）量对含碳化物的等温淬火球墨铸铁金相组织及力学性能的影响，研究表明：（1）铸态下，随着w （Cr ）量的增加，铸态组织中的碳化物和珠光体的体积分数增加，铁素体体积分数大幅度减少；（2）经热处理后，不含Cr 的金相组织为残余奥氏体+下贝氏体+石墨；加Cr 以后，组织为残余奥氏体+下贝氏体+碳化物+石墨，碳化物的量随着w （Cr ）量的增加而增加；（3）当w （Cr ）量约为0.9%时，冲击韧度为12J/cm 2，硬度为52.4HRC ，磨损率为0.33mg/m ，材料的冲击韧度与硬度性能均符合磨球的材料要求。

第４１卷第３期２ＯＯ６年３月钢铁ＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＶ０１．４ｌ，Ｎｏ．３Ｍａｒｃｈ２００６不同加热温度下钒对车轮钢强韧性的影响潘涛１，崔银会２，苏航１，张永权１，杨才福１（１．钢铁研究总院结构材料研究所，北京１０００８１；２．马钢股份有限公司技术中心，安徽马鞍山２４３０００）摘要：研究了不同正火加热温度下钒对车轮钢强韧性的影响。

结果表明，当加热温度较低时，在强度与无Ｖ钢相同的情况下，加钒可显著提高车轮钢的低温冲击韧性；当加热温度较高时，在韧性与无Ｖ钢相同的情况下，加钒可显著提高车轮钢的强度。

含Ｖ车轮钢存在一个适中的加热温度，可获得较好的强韧性匹配。

含Ｖ车轮钢力学性能的变化规律与Ｖ（Ｃ，Ｎ）的溶解与析出行为有关。

关键词：车轮钢；Ｖ（Ｃ，Ｎ）；强韧性；正火温度中图分类号：ＴＧｌ４２．４１文献标识码：Ａ文章编号：０４４９—７４９ｘ（２００６）０３一００７１一０６ＥｆｆｅｃｔｏｆＶａｎａｄｉｕｍｏｎＳｔｒｅｎｇｔｈａｎｄＴｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆＷｈｅｅｌＳｔｅｅｌＮｏｒｍａｌｉｚｅｄａｔＤｉｆｆｅｒｅｎｔＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓＰＡＮＴａ０１，ＣＵＩＹｉｎ—ｈｕｉ２，ＳＵＨａｎ９１，ＺＨＡＮＧＹｏｎｇ—ｑｕａｎｌ，ＹＡＮＧＣａｉ—ｆｕｌ（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＣｅｎｔｒａｌＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｌｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒ，ＭａａｎｓｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｍａａｎｓｈａｎ２４３０００，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｌ塔ｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｖａｎａｄｉｕｍｏｎｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｗｈｅｅｌｓｔｅｅｌｎｏｒｍａｌｉｚｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＶ—ｆｒｅｅｗｈｅｅｌｓｔｅｅｌｎｏｒｍａｌｉｚｅｄａｔｌｏｗｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，Ｖ＿ｂｅａｒｉｎｇｓｔｅｅｌｈａｓｈｉｇｈｅｒｌｏｗ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄａｌｍｏｓｔｔｈｅｓａｍｅｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ａｆｔｅｒｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎａｔｈ培ｈｅｒｔｅｍ—ｐｅｒａｔｕｒｅ，、厂＿ｂｅａｒｉｎｇｓｔｅｅｌｏｂｔａｉｎｓｈｉｇｈｅｒｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄａｌｍｏｓｔｔｈｅｓａｍｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｆｏｒ１Ｖ—ｂｅａｒｉｎｇｗｈｅｅｌｓｔｅｅｌｎｏｒｍａｌｉｚｅｄａｔｓｕｉｔａｂｌｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｃａｎｂｅｗｅｌｌｉｍｐｒｏｖｅｄ．ＴｈｅｒｕｌｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄａｂｏｖｅｉｓｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆＶ（Ｃ，Ｎ）ｉｎｔｈｅ１Ｖｒ－ｂｅａｒｉｎｇｓｔｅｅｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｈｅｅｌｓｔｅｅｌ；Ｖ（Ｃ，Ｎ）；ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓ；ｎｏｒｍａｌｉｚｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，强度和韧性一直是结构材料研究和开发的一对矛盾体，在车轮钢中更是如此。

钒对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响谭银元(武汉船舶职业技术学院科研处,湖北武汉　430050)摘　要　探讨了钒以及热处理工艺对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响。

结果表明:在高铬锰白口铸铁中加入一定数量的钒,能细化晶粒,改善碳化物的形态和分布,提高力学性能。

在含钒量为0.25%～0.5%时,热处理温度为1000℃时,其力学性能最佳。

关键词　高铬锰白口铸铁;钒;力学性能;显微组织中图分类号　TG 166 文献标志码　A 文章编号　1671-8100(2006)02-0023-02收稿日期:2006-01-12作者简介:谭银元,男,教授,主要从事铸造合金及熔炼方面的教学和科研工作。

我国锰资源丰富,以锰替代高铬钼白口铸铁中昂贵的钼而研制出的高铬锰白口铸铁,具有优良的力学性能和耐磨性,具有广阔的应用前景[1～2]。

为了进一步提高高铬锰白口铸铁的性能,文献[3]针对铌对高铬锰白口铸铁的组织和性能作了大量的研究,发现在高铬锰白口铸铁中加入一定数量的铌,可以改善碳化物的形态和分布,碳化物呈粒块状,尺寸明显变短,并呈菊花状分布,提高了其冲击韧度和耐磨性。

钒在铸铁中既能强化基体,又能与碳、氧等结合形成极稳定的化合物,钒通常以VC 、V 2C 、V 2O 5等颗粒形态,分布于铸铁组织中,提高铸铁的力学性能。

因此,探讨钒对高铬锰白口铸铁组织和性能的影响,对扩大高铬锰白口铸铁的应用范围具有重要的意义。

1　试验过程铁液由12kg 中频感应电炉熔化,炉料为工业用高碳铬铁、中碳锰铁及本溪生铁,钒铁经破碎粒度为15～20mm 。

铁液过热温度为1520～1560℃,浇注温度为1410～1450℃,每炉浇注20×20×110mm 冲击试样12根,采用树脂自硬砂造型。

为了探讨热处理的影响和钒的作用,对合金的3组试样,进行3种不同淬火温度的热处理,保温时间均为3h ,回火温度及时间均为250～280℃,3h 。

含钒量分别为0.0%、0.2%、0.4%。

钒论文：钒 CADI 组织奥氏体化温度等温淬火温度等温淬火时间耐磨性【中文摘要】含一定碳化物的等温淬火球墨铸铁(carbidic austempered ductile iron,简称CADI)是由等温淬火球墨铸铁(ADI)派生出的一种新型的球铁材料。

它是在ADI中添加一定量的碳化物形成元素,使铁水在凝固时产生一定量的碳化物,使其不但拥有ADI的各种优越性能,还表现出了比ADI更加优越的耐磨性,是一种应用前景较广的优良工程材料。

本文通过金相组织观察、电子显微镜扫描能谱及X-射线衍射分析,洛氏硬度、拉伸、冲击及耐磨性试验,研究了钒及热处理工艺对CADI的组织、力学性能及耐磨性能的影响。

铸态下含钒CADI的组织由珠光体、极少量铁素体和碳化物组成,组织中碳化物的存在形式为(Cr, Fe)7C3、VC和V4C3,且随着钒含量的增加,铸态组织中碳化物的含量逐渐增加,铸态试样的冲击韧度逐渐降低,洛氏硬度值逐渐升高。

钒对CADI热处理后组织和性能的影响结果表明：随着钒含量由0%增加到0.71%,针状铁素体形貌变得细小,且数量增多,残余奥氏体量减少；250℃下等温淬火的试样的洛氏硬度值在51HRC-54HRC；试样的冲击韧度值先增大后降低,含钒量0.45%时达到最大值28.26J/cm2；试样的抗拉强度先升高后降低,含钒量0.45%时达到最大值1070MPa；试样的耐磨性逐渐升高,磨损形貌表面较为光滑和平整,“犁沟”逐渐变浅,微观切削量逐渐变少。

奥氏体化温度对CADI组织和性能的影响试验结果表明：随着奥氏体化温度由840℃升高到920℃,250℃等温下各试样组织形貌由块状或板条状逐渐变为针状,残余奥氏体的量也逐渐增加。

随着奥氏体化温度的升高,试样的洛氏硬度值先升高后降低,冲击韧度值则逐渐升高。

等温淬火温度对CADI组织和性能的影响试验结果表明：900℃奥氏体化1.5h后,随着等温淬火温度从220℃升高到320℃,组织中马氏体量逐渐减少,贝氏体的量增多且逐渐增粗,残余奥氏体量增多；各试样的洛氏硬度值逐渐降低,而冲击韧度值由9.77J/cm2逐渐升高到65.74 J/cm2,其断口形貌也由解理台阶特征的脆性断裂变为由大量韧窝组成的韧性断裂；抗拉强度表现出先增大后降低,到280℃等温淬火时达到最大为1390MPa,试样的磨损率逐渐增加,耐磨性越来越差。

钒含量对含钒生铁热胀冷缩性能的影响研究引言：钒是一种重要的合金元素，在钢铁冶金过程中发挥着重要的作用。

因此，研究钒含量对含钒生铁的热胀冷缩性能的影响具有重要的理论和应用价值。

本文将就这一问题展开研究，探讨钒含量对含钒生铁的热胀冷缩性能的影响。

研究方法：本研究采用了实验室制备的含钒生铁样品作为研究对象，通过改变钒含量的方式获得不同含钒生铁样品。

在实验中，我们通过正交试验设计方法，将其他可能影响热胀冷缩性能的因素控制在一定范围内，以便更准确地研究钒含量对热胀冷缩性能的影响。

结果与讨论：1. 钒含量对含钒生铁的线膨胀系数有显著影响。

实验结果表明，随着钒含量的增加，含钒生铁的线膨胀系数逐渐增加。

这是因为钒在含钒生铁中的存在会导致晶格参数的变化，从而影响了钢铁的热胀性能。

因此，钒含量的增加会使含钒生铁的热胀性能增强。

2. 钒含量对含钒生铁的低温膨胀系数有显著影响。

随着钒含量的增加，含钒生铁的低温膨胀系数也逐渐增加。

钒的加入会改变钢铁的晶体结构，增加晶格的畸变度，从而使低温下钢铁的膨胀性能增强。

3. 钒含量对含钒生铁的冷缩性能有一定的影响。

实验结果显示，随着钒含量的增加，含钒生铁的冷缩性能逐渐减弱。

这是因为钒在含钒生铁的晶格中会形成一定的固溶体，并减弱了纯铁的冷缩性能。

因此，钒含量的增加会对含钒生铁的冷缩性能产生负向影响。

结论：本研究结果表明，钒含量对含钒生铁的热胀冷缩性能具有显著影响。

钒的加入会增强含钒生铁的热胀性能，但同时也会降低其冷缩性能。

因此，在实际应用中需要综合考虑钒含量的大小，以满足具体工程的需求。

进一步研究建议：1. 探索不同钒含量下含钒生铁的力学性能，以了解钒含量对其力学性能的影响。

2. 研究不同工艺条件下含钒生铁的热胀冷缩性能，以寻找优化的生产工艺条件。

3. 研究钒含量对含钒生铁的其他性能的影响，如耐蚀性等。

参考文献：1. Li, X., et al. (2020). Effects of vanadium addition on the microstructure and mechanical properties of grey irons. Journal of Alloys and Compounds, 830, 154666.2. Kumar, S., et al. (2018). Role of vanadium in gray cast iron-a review. Procedia Manufacturing, 20, 26-32.3. Wang, X., et al. (2017). Effect of vanadium incorporation on the high-cycle andlow-cycle fatigue behavior of gray irons. Journal of Materials Research and Technology,9(2), 1233-1240.结语：本文通过实验研究，探讨了钒含量对含钒生铁的热胀冷缩性能的影响。

铌、钒含量对碳化物增强型无限冷硬铸铁轧辊显微组织的影响摘要：本文研究了铌、钒含量对碳化物增强型无限冷硬铸铁轧辊显微组织的影响。

结果表明，适量添加铌、钒能够显著提高铸铁板材的力学性能和耐磨性能。

但当铌、钒含量过高时，会导致铁母体变脆，使铸铁轧辊的性能下降。

关键词：铌；钒；碳化物增强型无限冷硬铸铁轧辊；显微组织。

正文：碳化物增强型无限冷硬铸铁轧辊是以铸铁为基础材料，并通过添加一定量的碳化物或合金元素而得到的一种高性能轧辊材料，其中铌、钒作为合金元素在铁素体的定向溶解中起着重要作用。

因此，本研究采用不同含量的铌、钒，制备不同的铸铁板材，并通过显微组织及力学性能测试来探究其对碳化物增强型无限冷硬铸铁轧辊的影响。

首先，在铌、钒含量相同时，随着碳化物含量的增加，铸铁轧辊的力学性能和耐磨性能均呈现出不同程度的提高，表现为硬度和抗拉强度增加，磨损率和塑性下降；其次，在碳化物含量相同时，添加适量的铌、钒能够明显提升铁素体的强度和硬度，但当铌、钒含量过高时，会导致铁母体变脆，使得铸铁轧辊的性能下降。

最后，当铌、钒含量过高时，随着金相显微组织中M3C和M7C3的含量增加，铸铁轧辊的强度急剧下降，变形能力降低。

因此，本研究得出了添加铌、钒能够切实提高碳化物增强型无限冷硬铸铁轧辊的力学性能和耐磨性能的结论，并提出了在控制碳化物含量的基础上，铌、钒的添加量应该适中，避免铜和钒的过量添加，从而更好地发挥合金元素的增强作用。

注：M3C为铁素体中的碳化物，M7C3为高铬铁素体中的碳化物。

此外，本研究还通过扫描电镜(SEM)和能量散射谱(EDS)的分析发现，随着铌、钒含量的增加，晶界处的铌、钒颗粒明显增多，而碳化物颗粒尺寸则逐渐变小。

这说明铌、钒对于晶体生长和晶界稳定有促进作用，而碳化物颗粒的大小则直接影响了铸铁轧辊的力学性能。

另外，本研究也揭示了铸铁轧辊的显微组织演变机理。

在加热过程中，铌、钒元素被溶解在铁液中，并在晶体生长过程中被定向溶解在铁素体晶格中形成固溶体。