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Ｍａｙ２００７ＶＯＩ．５６ＮＯ．５垂篙帅煮等温淬火工艺对高铬铸铁组织与性能的影响杨长华１，高甲生１，一，侯清宇１，费昭鹤３（１．安徽工业大学材料科学与工程学院，安徽马鞍山２４３００２；２．安徽ｘ－＆ｚｋ学管理科学与工程学院，安徽马鞍山２４３００２；３．安徽省安工机械制造有限公司，安徽马鞍山２４３００２）摘要：通过与常规淬火与回火热处理工艺比较，研究了不同等温淬火热处理工艺对高铬耐磨铸铁的组织与性能的影响，等温淬火热处理工艺可以获得下贝氏体和马氏体为基体的组织，既提高铸铁的冲击韧性，又显著提高冲击磨损性。
在３２０℃等温淬火１．５ｈ可获得较理想的材料冲击韧性和耐磨性。
关键词：等温淬火；下贝氏体；冲击韧性；冲击磨粒磨损中图分类号：ＴＧｌ４３．９文献标识码：Ａ文章编号：１００１—４９７７（２００７）０５—０４７３—０４ＥｆｆｅｃｔｏｆＡｕｓｔｅｍｐｅｒｉｎｇｏｎｔｈｅＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨｉｇｈＣｈｒｏｍｉｕｍＣａｓｔＩｒｏｎＹＡＮＧＣｈａｎｇ．ｈｕａｌ，ＧＡＯＪｉａ．ｓｈｅｎ９１，２ＨＯＵＱｉｎｇ－ｙｕｌ。
ＦＥＩＺｈａｏ・ｈｅ３（１。
ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ。
ａｎｓｈａｎ２４３００２，Ａｎｈｕｉ．Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ。
ａｎｓｈａｎ２４３００２，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ；３。
ＡｎｇｏｎｇＭａｃｈｉｎｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｍａ’ａｎｓｈａｎ２４３００２，Ａｎｈｕｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｑｕｅｎｃｈｉｎｇａｎｄｔｅｍｐｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｕｓｔｅｍｐｅｒｉｎｇｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈｃｈｒｏｍｉｕｍｗｈｉｔｅｃａｓｔｉｒｏｎｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．ａｕｓｔｅｍｐｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｈａｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｅｍａｔｒｉｘｗｉｔｈＩｏｗｅｒｂａｉｎｉｔｅａｎｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｉｔ．ｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｎｏｔｏｎｌｙｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓｂｕｔａｌｓｏｉｍｐａｃｔｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ａｕｓｔｅｍｐｅｒｉｎｇａｔ３２０℃ｆｏｒ１．５ｈｉｓａｎｏｐｔｉｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｋｅｙｗｅｒｄｓ：ａｕｓｔｅｍｐｅｒｉｎｇ；ｌｏｗｅｒｂａｉｎｉｔｅ；ｉｍｐａｃｔｔｏｕｇｈｎｅｓｓ；ｉｍｐａｃｔｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ高铬铸铁作为一种优良的抗磨材料，在国内外得到了广泛的应用。
热处理工艺对锻造件和铸造件的力学性能的提升热处理工艺是指通过加热、保温和冷却等工序，对金属材料进行组织和性能的改变，从而提高其力学性能的一种工艺。
在现代工业生产中，热处理工艺被广泛应用于锻造件和铸造件的生产过程中，能够显著提升其力学性能。
锻造件是通过锤击或压力将金属材料塑形成型的工艺。
它具有优良的力学性能和组织结构均匀性，但在锻造过程中会引入一定数量的缺陷，如晶界错位、畸变和杂质等。
这些缺陷会导致锻造件的强度、韧性和耐磨性等力学性能下降。
热处理工艺可以通过改变锻造件的组织结构和缺陷的分布，进而提高其力学性能。
热处理工艺中的退火和正火是常用于提升锻造件力学性能的方法。
退火是将锻造件加热到一定温度，然后在低温下缓慢冷却，以改变其组织结构和消除缺陷。
通过退火，可以提高锻造件的延展性和韧性，改善其抗拉强度和硬度。
正火是将锻造件加热到一定温度，然后迅速冷却，用于增加锻造件的硬度和耐磨性。
铸造件是通过将熔融金属注入模具，冷却固化后得到的一种工艺。
由于冷却速度较快，铸造件的组织结构通常较为致密，但存在晶粒的不均匀分布和孔隙等缺陷。
同时，由于铸造过程中金属的凝固过程较长，易产生过渡组织，导致铸造件力学性能下降。
热处理工艺可以改善铸造件的组织结构和缺陷，提高其力学性能。
热处理工艺中的淬火和回火是常用于提升铸造件力学性能的方法。
淬火是将铸造件加热到一定温度，快速冷却至室温。
通过淬火，可以使铸造件的硬度和耐磨性大幅提高，但其韧性和延展性会下降。
回火是将淬火后的铸造件重新加热到一定温度，在一定时间内保温后冷却。
通过回火，可以改善铸造件的韧性和延展性，同时适度降低硬度，使其具有更好的综合力学性能。
总之，热处理工艺能够通过改变锻造件和铸造件的组织结构和缺陷，提高其力学性能。
退火、正火、淬火和回火等热处理方法都具有各自的优势和应用范围，可以根据锻造件和铸造件的具体要求选择合适的热处理工艺。
通过合理应用热处理工艺，可以使锻造件和铸造件的力学性能得到有效提升，确保产品的质量和可靠性。
浅谈热处理工艺对高碳铬轴承钢组织和性能的影响摘要：本文主要研究了不同热处理工艺对RE复合变质高碳高铬合金钢的显微组织和力学性能的影响。
研究结果表明：经热处理后组织内残余奥氏体完全分解，转变为粒状珠光体+M7C3型碳化物。
高温固溶处理会对共晶碳化物的形态产生影响，随着固溶温度的提高，连续网状的共晶碳化物转变为杆状和块状，使材料的冲击韧性得到提高，球化处理促使基体内大量二次碳化物的析出，大大提高了材料的硬度。
适合于高碳高铬合金钢的热处理工艺为1200℃加热1h固溶水冷，然后750℃x5h球化处理。
经此热处理后，与铸态实验钢相比硬度提高了30.8%,达到HRC53.9,冲击性提高了25%，达到9.5J/cm2。
关键词：热处理工艺；高碳铬；轴承钢组织；研究分析高铬铸钢球芯复合轧辊由于具有优良的抗热裂性能和高耐磨性能，在热连轧粗轧使用时，比较成功的解决了传统轧辊易出现的“热疲劳裂纹严重”、“压痕”、“磨损严重”、“掉块”等问题。
因此，在热轧机粗轧机架推广速度非常快，已逐步取代半钢轧辊、高铬铸铁轧辊，成为热轧机粗轧及中厚板粗轧工作辊的主要轧辊品种。
这种高铬铸钢球芯复合轧辊采用离心铸造而成，芯部为高强度合金球墨铸铁，其外层材料是高铬合金钢。
轧辊用高铬钢铸态组织一般为奥氏体和网状原始共晶碳化物，或奥氏体+珠光体+原始碳化物。
但随着C和Cr含量的增大，在凝固冷却过程中，高铬钢组织中容易出现粗大的原始网状碳化物，对轧辊性能不利。
因此，改变共晶碳化物的形态和分布，是提高其综合力学性能的有效手段。
稀土复合变质剂的加入，能够起到细化晶粒、净化和强化晶界等作用，但是对碳化物的分布和形态的改善并不理想。
为此本文研究采用稀土复合变质处理后，不同的热处理方式对高碳高铬钢碳化物的形状和分布的影响，以期达到提高其综合力学性能的目的。
1.试验方法为了保证整体的实验效果，应采用“废钢”、“高碳铬铁”、“镍”、“钒铁”等进行配料后，在“KGPT20-25型50kg中频感应电炉中进行熔炼[1]。
高铬铸铁不同工艺软化热处理后的组织与性能刘志学;罗玉龙;程巨强【摘要】采用组织观察、XRD物相分析和硬度测试等实验方法,研究了不同的软化热处理工艺对抗磨高铬铸铁组织和硬度的影响.结果表明:在硬化态三种高铬铸铁均具有较高硬度,具体硬度值≥58 HRC,组织均为初析M7C3型碳化物、共晶碳化物、马氏体、奥氏体组成.KmTBCr22NiMo具有较好的软化效果,分别采用950℃×2h炉冷至820 ℃×4h炉冷至250 ℃出炉空冷和1 050 ℃×4h炉冷至720 ℃×10h炉冷到室温的两种热处理工艺软化后,KmTBCr22NiMo的硬度分别由57 HRC降低为39.9 HRC和40 HRC.KmTBCr25NiMo和KmTBCr28NiMo在采用不同热处理工艺软化后,软化效果均不理想,其最佳实验结果分别为硬度由硬化态的60 HRC下降到53.7 HRC和由硬化态的61 HRC下降到54.5 HRC.实验结果表明,随高铬铸铁中铬含量的增加,其软化难度增大.【期刊名称】《中国铸造装备与技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P43-46)【关键词】高铬铸铁;软化热处理;组织与性能【作者】刘志学;罗玉龙;程巨强【作者单位】西安工业大学陕西光电功能材料与器件重点实验室,陕西西安710032;西安工业大学陕西光电功能材料与器件重点实验室,陕西西安710032;西安工业大学陕西光电功能材料与器件重点实验室,陕西西安710032【正文语种】中文【中图分类】TG144在煤矿、电力、建材、筑路与工程等机械中，许多易磨损件是用高铬铸铁铸造，其可以显著提高部件的耐磨性。
对一些需要加工的高铬铸铁耐磨工件，如高铬铸铁轧辊、介质泵和泥浆泵的过流部件、磨煤机的磨辊和衬瓦、渣浆阀门阀板、重介质旋流器等［1-3］，由于高铬铸铁在铸态和热处理态硬度较高，且脆性也高，属于硬脆性材料，机械加工时切削状态极不平稳，属于机械加工困难的材料。
内蒙古工业大学学报JOURNAL OF INNER MONGOLIA第24卷 第3期UNIVERSITY OF T ECHNOLOGY Vol.24No.32005 文章编号:1001-5167(2005)03-0201-03热处理工艺对高铬铸铁组织和性能的影响X燕来生(内蒙古工业大学材料科学与工程学院,呼和浩特010051)摘要:本文研究了不同热处理工艺对高铬铸铁组织、力学性能和耐磨性的影响.结果表明,在980℃淬火,450℃回火,高铬铸铁具有优异的力学性能和耐磨性.关键词:高铬铸铁;热处理;耐磨性中图分类号:T G156.34 文献标识码:A0 引 言 近年来,由于水泥、冶金、电力工业的迅速发展,对耐磨材料的数量和质量的要求不断提高.高铬白口铸铁作为耐磨材料应用较为广泛,力学性能较好.但随着对水泥粒度要求的提高,小尺寸的磨球和磨柱的用量增加,对韧性和耐磨性要求越来越高.但在铸态下高铬白口铸铁硬度偏低,韧性较差,冲击韧度≤3～5J/cm2,磨球和磨柱的硬度为HRC50～52,耐磨性不足,出现磨偏现象,并且使水泥的含铁量增加.目前,国内外的研究者应用各种手段力图通过改变碳化物的形态及分布以达到改善力学性能的目的,获得一定效果〔1,2〕.但主要的问题是在各种服役条件下,耐磨性和韧性不能达到很好的配合.为此,通过对高铬白口铸铁进行热处理,在改善碳化物形态的同时,细化基体组织,以达到在提高硬度、保证耐磨性的前提下,改善韧性的目的.1 试验方法 实验用材料为配制的高铬铸铁,用20kg的酸性高频电炉熔炼,浇注成20mm×20mm×110mm无缺口的冲击试样;Á15mm×20mm的磨粒磨损试样,试样的化学成分(wt%)为:2.84C,11.70Cr,1. 30Si,0.55Mn,0.068S,0.129P.试样经不同工艺热处理后,用JB30A型冲击试验机测试冲击值,在PW-1型磨损试验机上进行磨损试验,用Neophot型卧式显微镜分析显微组织,在洛氏硬度计上测各种状态下的硬度.2 试验结果及分析2.1 热处理工艺对组织和力学性能的影响为了得到马氏体和要求的硬度,经试验选用980℃加热油淬为好,过高的淬火温度会使奥氏体的稳定性提高而增加残余奥氏体的含量.淬火后,经不同温度回火,测得回火温度与硬度、冲击韧度的关系见图1,由图1a可知,当回火温度低于450℃时,硬度变化平缓,表明在这一温度区间回火时,发生了马氏体分解,铬的碳化物的析出,残余奥氏体的分解较少.当回火温度超过450℃时,硬度急剧下降.X收稿日期:2005-03-23作者简介:燕来生(1945～),男,教授,内蒙古呼和浩特市人,主要从事化学热处理方面的研究工作.图1 回火温度对硬度和a k 的影响 由图1b 可知,当回火温度低于450℃时,随回火温度升高,由于马氏体分解和碳化物析出的程度增加,内应力减少,使a k 值增加,当回火温度高于450℃时,随回火温度升高,残余奥氏体急剧下降〔3〕,逐渐分解彻底,因此在高于450℃时,使a k 值下降.图2为铸态组织,碳化物呈粗条状和网络状.图3为淬火回火后的组织,图3与图2对比,共晶碳化物明显减少,分布均匀.由于马氏体的分解,基体内有大量弥散分布的颗粒状碳化物析出.共晶碳化物的形貌发生了变化.网络状和条状碳化物破断,尖角变圆.这是由于淬火加热到较高温度,奥氏体溶解碳和图2 高铬铸铁铸态组织×400合金元素的能力增加,二次碳化物大量溶解,共晶碳化物部分溶解.碳化物厚度不均,曲率不同,与碳化物尖角毗邻的奥氏体碳浓度较高,与碳化物平直毗邻的奥氏体含碳量较低,从而引起碳的扩散,致使碳化物尖角溶解、平面析出而趋于圆滑.450℃回火后组织较细,碳化物形貌较好,这对改善韧性具有重要的作用.高于450℃时,发生了碳化物的聚集粗化,因此,在450℃回火时,出现a k 的峰值.a )200℃b)300℃c)450℃图3 不同温度回火后的组织×4002.2 热处理工艺对耐磨性的影响 将高铬铸铁试样在磨粒磨损试验机上进行了4h 磨损试验,结果如图4所示.由图可见,随回火温度升高,失重减少,在450℃时,失重最少,高于450℃,失重增加.这是由于高铬铸铁的组织是由韧性的基体和硬质点组成,硬质点突出工作表面,承担着主要的抵抗磨损的任务,基体组织则对硬质点提供支撑和保护.因此,基体的硬度和强度对高铬铸铁组织的耐磨性具有重要作用.在低于450℃时,由于马氏体的分解,基体内有大量弥散分布的颗粒状碳化物析出,强度和硬度较高,使耐磨性提图4 回火温度对耐磨性的影响高.在高于450℃时,A 相发生回复再结晶,碳化物聚集长大,基体强度硬度下降,耐磨性降低.450℃回202内蒙古工业大学学报2005年火时,基体硬度在60HRC 附近,达到了强度与塑性韧度的最佳配合〔4〕,支撑和保护了硬质点碳化物,达到了耐磨性的峰值.铸态下的耐磨性较差.2.3 生产中应用内蒙古乌审旗耐磨材料厂生产的Á60mm 的磨球和Á15mm ×20mm 的柱体,应用该工艺处理,在西部某水泥厂进行了装机试验取得了较好的效果,耐磨性和韧性配合较好,原来铸态下使用寿命为20d .经980℃淬火,450℃回火后,使用寿命达到三个月,使用寿命为铸态的4倍,未出现磨偏和碎裂现象.3 结 论3.1 高铬铸铁经热处理后,改善了基体的组织和碳化物的形貌,提高了高铬铸铁的强韧性和耐磨性.3.2 高铬铸铁经980℃淬火,450℃回火后,冲击韧度与耐磨性达到了较好的配合,满足了磨球和柱体对冲击韧度与耐磨性的要求,使用寿命为铸态4倍.参考文献:[1] 苏应龙,张学昆.高铬抗磨铸铁韧性的提高[J ].现代铸铁,2000(4):56～59.[2] 随福楼,于淑敏.低合金白口铸铁的强韧化研究[J ].材料热处理学报,2001,(2):66～69.[3] 符寒光.回火工艺对高铬铸铁组织和性能的影响[J].金属热处理,1994,(12):7～9.[4] 燕来生.提高渗碳钢多冲接触疲劳抗力的研究[J].金属热处理学报,2000,21(4):52～56.EFFECT S OF DIFFERENT HEAT T REATMENT PROCESSESON STRU CTURE AND PROPERT IESOF RICH CHROMIUM CAST IRONYAN Lai -sheng(School of Materia ls Science and E ngineering ,I nner Mongolia Univer sity o f Technology ,H uhhot 010051,PRC ) Abstr act :A study is made on the effects of different heat treatment pr ocesses on the structure,mechanical properties and wear resistance of the rich chromium cast iron.Result show that,after quenching at 980℃and tempering at 450℃,the rich chr omium cast iron exhibits excellent mechanical pr operties and wear resistance.Keywords :rich chromium cast iron;heat tr eatment;wear resistance 203第3期燕来生 热处理工艺对高铬铸铁组织和性能的影响。
毕业设计（论文）文献综述学生姓名：xxx学号：xxx专业：材料科学与工程班级：xxx设计（论文）题目：热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响指导教师：xxx二级学院：材料科学与工程学院2015年3 月19日热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响摘要：锤式破碎机在于矿山、冶金、建材及电力行业广泛应用，本课题研究的是用于甘蔗撕裂机蔗刀上面的锤头。
蔗刀用锤头在工作过程中，和其他行业使用的锤头相比，有锤头较小，所受应力较低，以及浸润在液体中，会有一定程度的腐蚀磨损等特点。
传统的锤头用材质主要有高锰钢，高铬铸铁，以及低碳合金钢三种。
根据蔗刀用锤头的性能要求以及工况，我们选择了高铬铸铁作为锤头的材质。
由于高铬铸铁硬度高，但是韧性不好，易发生脆性断裂。
因此需要热处理来提高其韧性，以及耐腐蚀性能。
本课题组已经采用淬火+回火和深冷处理来研究了高铬铸铁的热处理工艺对高铬铸铁组织和性能的影响，获得综合性能更为优异的，可以满足使用要求的锤头用高铬铸铁。
本课题是在前面工作的基础上，来研究亚临界热处理对高铬铸铁组织和性能的影响。
关键词：高铬铸铁；甘蔗撕裂机锤头；热处理；深冷处理；亚临界处理引言两个物体表面发生接触且相对运动时，接触表面上就会发生摩擦，这是一种自然界非常普遍的，又无法避免的现象。
而摩擦的发生就会伴随着材料的磨损。
据不完全统计，能源的1/3到1/2消耗于摩擦与磨损。
约80%的机器零件失效是由摩擦磨损引起的，所以磨损是机器最常见也是最大量的一种失效方式[1]。
根据我国有关部门的统计，仅对我国冶金、煤炭、电力、建筑、农机等 5 个部门的不完全统计，金属件在与砂土、矿石、水泥相接触过程中被磨损的钢材量就在300 万吨以上，再考虑因更换设备而降低的生产效率，每年所浪费的资金估计可高达30亿元[2]。
因此，减少由这种摩擦磨损造成的损失是一件意义重大的事。
影响摩擦磨损的因素有很多，最显而易见的就是机器零件在使用过程中的工况和材料本身的耐磨性能。
热处理对铸铁组织的影响分析作者：胡小琼来源：《课程教育研究·上》2015年第11期【摘要】本文对铸铁的热处理的一般工艺进行了阐述，分析了铸铁热处理的独特特点，此外，本文还重点介绍了不同铸铁的不同热处理工艺及其原因，并对分级淬火热处理方式做了讲述，以期提高相关人员对铸铁热处理的认知。
【关键词】铸铁组织 ;热处理 ;分级保温【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）11-0230-01铸铁是一种碳含量大于2.11%的铁碳合金，作为一种在工业上使用最为广泛的基础材料，其在现代制造中已经被广泛的使用在汽车、齿轮以及相关重型机械于装备当中。
铸铁材料中的碳含量较高，一般占有2%-4%，除此之外，铸铁中还含有硅、锰、磷等多种化学杂质，与钢相比，由于其含有分散布局的石墨存在，因此机械性能略差，但同时具有较强的铸造性能、减磨性能和加工性能。
铸铁按照金相组织可以分成许多种类，例如白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等。
一、铸铁的常见热处理工艺通过对钢进行不同的热处理，钢结构的机械性能可以得到不同程度的改善，铸铁的热处理过程与钢类似，可以仿照钢的热处理工艺进行处理，但是由于铸铁组织中存在较多含有石墨成分的基体，因此，对铸铁进行的热处理有着与钢不同的特点，在铸铁热处理的具体的工艺参数方面需要有针对性的工艺设计，从而最终达到消除材料内部应力、提高材料性能的目的。
通常，铸铁是一种Fe-C-Si为主的铁基合金，其最大特点是含有石墨（白口铸铁除外）。
通过在一个范围较大的温度区间（共析温度）进行共析转变，铸铁能够达到铁素体、奥氏体和石墨的三者平衡与稳定。
此外，在共析温度区间内的不同温度下，铁素体和奥氏体的具体含量都不尽相同，因此，通过改变热处理的加热温度和保温时间，能够产生不同比例的铁素体和珠光体，从而使铸铁材料获得不同的机械性能。
由此可见，石墨的特性将会对铸铁的热处理影响较大，事实也表明，铸铁热处理工艺与基体中的石墨形态密切相关，例如球墨铸铁由于含有最大机体强度的球状石墨，因而能够使用更多的热处理工艺，而灰铸铁则通常进行退火、正火和表面热处理。
毕业设计（论文）文献综述学生姓名：xxx学号：xxx专业：材料科学与工程班级：xxx设计（论文）题目：热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响指导教师：xxx二级学院：材料科学与工程学院2015年3 月19日热处理工艺对锤头用高铬铸铁组织和性能的影响摘要：锤式破碎机在于矿山、冶金、建材及电力行业广泛应用，本课题研究的是用于甘蔗撕裂机蔗刀上面的锤头。
蔗刀用锤头在工作过程中，和其他行业使用的锤头相比，有锤头较小，所受应力较低，以及浸润在液体中，会有一定程度的腐蚀磨损等特点。
传统的锤头用材质主要有高锰钢，高铬铸铁，以及低碳合金钢三种。
根据蔗刀用锤头的性能要求以及工况，我们选择了高铬铸铁作为锤头的材质。
由于高铬铸铁硬度高，但是韧性不好，易发生脆性断裂。
因此需要热处理来提高其韧性，以及耐腐蚀性能。
本课题组已经采用淬火+回火和深冷处理来研究了高铬铸铁的热处理工艺对高铬铸铁组织和性能的影响，获得综合性能更为优异的，可以满足使用要求的锤头用高铬铸铁。
本课题是在前面工作的基础上，来研究亚临界热处理对高铬铸铁组织和性能的影响。
关键词：高铬铸铁；甘蔗撕裂机锤头；热处理；深冷处理；亚临界处理引言两个物体表面发生接触且相对运动时，接触表面上就会发生摩擦，这是一种自然界非常普遍的，又无法避免的现象。
而摩擦的发生就会伴随着材料的磨损。
据不完全统计，能源的1/3到1/2消耗于摩擦与磨损。
约80%的机器零件失效是由摩擦磨损引起的，所以磨损是机器最常见也是最大量的一种失效方式[1]。
根据我国有关部门的统计，仅对我国冶金、煤炭、电力、建筑、农机等 5 个部门的不完全统计，金属件在与砂土、矿石、水泥相接触过程中被磨损的钢材量就在300 万吨以上，再考虑因更换设备而降低的生产效率，每年所浪费的资金估计可高达30亿元[2]。
因此，减少由这种摩擦磨损造成的损失是一件意义重大的事。
影响摩擦磨损的因素有很多，最显而易见的就是机器零件在使用过程中的工况和材料本身的耐磨性能。
摩擦磨损是发生在材料表面的，所以材料本身的耐磨性能是影响摩擦磨损最基本的因素。
随着我国经济的飞速发展，科技的进步，耐磨材料的研究也是一个永恒的话题。
各种类型的抗磨金属材料应运而生。
它们包括一般碳钢和合金钢、高锰钢、镍硬铸铁、锰白口铸铁和铬锰白口铸铁、钨白口铸铁及铬白口铸铁等等。
其中，高铬白口铸铁具有十分优良的抗磨料磨损能力，冲击韧性也优于其它合金白口铸铁，使其成为当代较为理想的抗磨材料[3]。
锤式破碎机在于矿山、冶金、建材及电力行业广泛应用。
而本课题所研究的锤式撕裂机和常见的锤式破碎机的工作原理基本一致，工作原理如图1所示。
都是利用高速旋转的锤头冲击物料，使物料而破碎的破碎机械。
锤式破碎机在工作过程中，锤头是最主要的易磨损部件，需求量很大，必须大量的储备。
而高铬铸铁以其优异的耐磨性能，做成的锤头在使用过程中可以极大的增加使用寿命，因此广受欢迎。
而不同的工作条件，对于锤头的性能的要求也有所差异，根据要求，设计不同的生产工艺，来获得在性能上满足需求的高铬铸铁。
图1 锤式破碎机工作原理1 撕裂机锤头的失效机制锤式破碎机的结构如图2所示。
锤式破碎机破碎物料时, 主要是利用高速旋转的锤头将由高处落下的物料碎。
在工作过程中并不是整个锤面全部用于破碎物料, 而是只有靠近边缘的区域进行破碎,称之为工作区, 随着工作时间的变长，锤头不断磨损, 工作区也不断发生变化, 物料对锤头的磨损方式随之也发生变化。
锤头在工作期间锤头的磨损可以分为两个阶段。
第一阶段：工作初期，锤头表面形状未发生改变时，主要受到撞击磨损。
锤式破碎机锤头在工作期间，除受到物料的撞击外，还受到物料的冲刷，物料以正向力撞击金属表面产生塑性变形和撞击坑，这样长期反复使用，锤头的工作面就会受到破坏，使表面形状发生变化，如果用在可逆式破碎机上，锤头两侧的棱角就会被磨成光滑的圆弧面[4]；第二阶段：逐渐地转变为后期以冲刷磨损和显微切削为主。
当锤头被磨损到一定程度时,锤头的工作面磨成圆弧后破碎效率低很多, 表面受力就发生了变化这时主要表现为冲刷磨损，使金属从锤面上迁移[5]。
尽管物料的撞击可对锤头产生一定量的加工硬化，但冲击力还不足以使锤头的工作面形成坚固的硬化层，造成锤头的耐磨性不够，最终使得锤头在工作初期失效。
只好倒换锤面或更换锤头。
以上只是通常情况下的失效机制，当磨损过程伴随着腐蚀磨损时。
高铬铸铁的腐蚀是以相界腐蚀为主，它削弱了碳化物与基体的结合强度，使碳化物孤立，在随后的磨料磨损过程中，碳化物易折断或从基体掘出，从而丧失碳化物作为抗磨相的作用。
因此相界腐蚀对高铬铸铁材料表面的机械性能破坏效应是腐蚀对磨损速度促进的主要因素[6]图2锤式破碎机结构2 锤头材料的选择锤头材质的选择不仅需要从锤头的磨损机制考虑，而且还需要考虑具体的工况和锤头的尺寸。
从上面的锤头失效机制可以看出，锤头的磨损过程中有撞击磨损，冲刷磨损和显微切削磨损等磨损形式。
而甘蔗撕裂机的锤头在工作过程中由于浸润在液体中，也会有一定程度的腐蚀磨损。
一般来说，锤头的硬度越高，其耐磨性也就越好。
所以增加硬度是一种有效的提高锤头耐磨性的方式，但随着硬度的的增加，相应的锤头的抗冲击韧性就会降低。
因此，如何提高锤头耐磨性的关键要兼顾锤头适宜的硬度和良好的抗冲击韧性，当然，甘蔗撕裂机的锤头在选材时还需要考虑腐蚀磨损，即锤头材料的耐腐蚀磨损性能。
锤头常用的材料有：高铬铸铁、高锰钢、低碳合金钢三种。
高铬铸铁是一种具有优良抗磨性能的耐磨材料，但是韧性较低，容易发生脆性断裂。
由于高铬铸铁合金化程度比较高，用作耐磨材料时高铬铸铁材料是因具有较高的淬透性、淬硬性和耐磨性，以及较好的抗氧化和抗热疲劳能力，综合耐磨性要远高于铸造高锰钢锤头材料，是制作锤头理想的材料。
高锰钢韧性好，工艺性好，价格低，在较大的冲击或接触应力的作用下，表面层将迅速产生加工硬化，而且其加工硬化指数比其他材料要高 5 -7倍，耐磨性得到明显的提高。
但如果使用过程中冲击力不够或接触应力小，则不能使表面迅速产生加工硬化，甘蔗撕裂机锤头就是这种工作状态，高锰钢的耐磨性不能得到充分的发挥。
所用合金钢的化学成分来看，一般用于锤头的耐磨铸钢属于中、高碳低合金钢和高合金钢。
铬、镍、钼等是主要的合金元素，加入这些合金元素可以大幅度提高材料的淬透性。
铸造锤头通过热处理可以提高强度和韧性。
一般在热处理空冷或淬火条件下可获得马氏体、贝氏体或马氏体 - 贝氏体等复合组织，配合回火工艺可获得较好的强韧性。
铸造合金钢锤头生产工艺简单，初始硬度高，一般热处理后硬度≥ 46 HRC，同时具有一定的韧性，可以满足锤头材料的使用要求[7]。
高锰钢锤头在应力较低的工况下，应力不足以使其发生加工硬化，其加工硬化导致的耐磨性不能得到充分的发挥，锤头寿命比较短，从经济性角度虑，不是很适合用来制作甘蔗撕裂机的锤头。
而一般的合金钢锤头在破碎物料粒度不大、应力中等工况条件下，使用效果良好。
但是甘蔗撕裂机的锤头工作过程中应力不大。
综合甘蔗撕裂机使用的工况，以及各种耐磨材料的优缺点，本课题选择高铬铸铁作为制作撕裂机锤头的材料。
3 高铬铸铁热处理工艺高铬铸铁热处理加热过程，实际上是二次碳化物析出和溶入的动态过程，因此淬火温度和保温时间的选择是至关重要的[8]含铬量在 12%～28%之间的白口铸铁就属于高铬铸铁。
一般高铬铸铁的组织主要由马氏体、碳化物 (共晶和二次碳化物)以及残留奥氏体组成[9]。
高铬铸铁中各基体的显微硬度是：铁素体 HV70-200，珠光体 HV300-460，奥氏体HV300-600，马氏体HV500-1000。
其中，马氏体的硬度最高，耐磨性能也最好，一般情况下，希望所得的基体组织是马氏体。
但基体的选择应与其的工况相适应。
高铬铸铁因为硬度高，具有很好的耐磨性，是用来制作甘蔗撕裂机锤头很好的材质选择。
用作耐磨材料时高铬铸铁材料是因具有较高的淬透性、淬硬性和耐磨性，以及较好的抗氧化和抗热疲劳能力，但是其韧性较差，容易发生脆性断裂。
而不同的工况对高铬铸铁的性能又提出了不同的要求，所以采取相应的热处理工艺来改善高铬铸铁中碳化物的形貌与分布状态，进而提高高铬铸铁的综合力学性能，以得到所需求的高铬铸铁，并获得高的性价比。
对此，国内外研究者先后开发了多种工艺技术。
比如通过调整铬碳比，加入各类合金元素，采用稀土变质处理和热处理工艺等来控制碳化物的大小和形态、二次碳化物量及弥散度以及基体组织(马氏体、奥氏体、索氏体)，从而调整性能，满足工件使用要求。
目前对高铬铁普遍采用的热处理工艺950℃空冷淬火, 230 ～ 280℃回火[10]。
3.1 淬火+回火碳是影响高铬铸铁硬度和韧性的主要元素。
碳量高时，碳化物数量多，基体硬度高，耐磨性好。
随着碳含量增加，一方面碳化物显著增加，且多分布在晶界上，故冲击韧度下降，另一方面，当碳量升高时，高铬铸铁的晶粒显著细化。
主要原因是碳量高时，形成的碳化物阻碍高温晶粒长大，此外碳量升高时，高温发生α→γ转变，而γ相对高温晶粒长大不敏感，因此韧性随碳量增加出现极大值，为兼顾耐磨性和韧性，将碳含量控制在 1.8％～2.8％。
高铬铸铁在铸态和热处理态都具有很好的耐磨性，但是铸态的高铬铸铁不一定能得到需要的组织，为了充分发挥其耐磨性，常常处理成马氏体基体，使基体本身更耐磨，并能更好地支持碳化物，一旦化学成份和铸造工艺确定之后，碳化物的大小分布随之确定，这时热处理就成为材料耐磨性和韧性的决定性因素。
高铬铸铁热处理加热过程，实际上是二次碳化物析出和溶入的动态过程，因此淬火温度和保温时间的选择是至关重要的。
在一定温度范围内淬火温度越高，淬透性越高。
随合金中含铬量的增加，二次碳化物开始析出的温度范围向高温方向移动，故合适的淬火温度也将随含铬量而变。
同时，壁越厚，淬火温度应选得越高。
由于高铬铸铁的奥氏体化是靠碳和合金元素的扩散来成，扩散速度决定了相变时间，也就决定了保温时间。
保温时间一般可根据壁厚选择，厚壁件还要更长些。
高铬铸铁经淬火后的冲击韧性变差，而硬度明显升高。
因此在实际生产中，一般采用冷却强度较弱的空冷，避免铸件中出现裂纹，以防产生严重的后果。
高铬铸铁件可在淬火状态使用，但淬火组织中往往有残余奥氏体，成为反复冲击工况下材料剥落的原因之一。
淬火工件及时地回火处理不但可消除淬火内应力，还能使残余奥氏体量减少并转变为α+M7C3组织，使高铬铸铁产生二次硬化现象[11]。
“淬火+回火”工艺高铬铸铁在铸态和热处理态具有很好的耐磨性。
但是,其基体主要为r体川,硬度较低。
为了充分发挥其耐磨性,常常处理成马氏体基体,使基体本身更耐磨,并能更好的支持、保持碳化物,化学成分和铸造工艺确定以后,碳化物的大小分布随之确定,这时淬火与回火工艺就成为材料耐磨性和韧性的决定因素。
