V含量对V-Cr-Mn合金白口铸铁干摩擦磨损性能的影响

420FO U N D RV铸钢•铸铁Vol.70 No.4 2021 C r、V元素对高硅钼球墨铸铁抗氧化性能的影响韩非1,徐锦锋1,吴晓明1,朱铭2，高军2(1.西安理工大学材料科学与工程学院，陕西西安710048; 2.江苏多为泵业股份有限公司，江苏大丰224115)摘要：采用增重法研究了单一添加和复合添加铬、钒元素对高硅钼球铁抗氧化性能的影响。

结果表明：在高温氧化过程中，合金单位面积的氧化增重量皆随氧化时间的增长而增多，S i、Cr氧化形成的Si02薄膜和Cr203薄膜均可较好地阻碍氧化性气体的侵入。

V元素的添加会肖I J弱Cr元素的抗氧化性能。

同时，在合金的氧化层与母材基体区之间都存在一个贫碳层。

对比分析表明，单一添加C r元素对提高高硅钼球铁抗氧化性能的效果最佳。

关键词：高硅钼球铁；铬；钒；抗氧化性能高温氧化是高温下金属材料与环境中的氧化性气体发生化学反应而形成氧化皮，并使氧原子不断侵入基体内部而导致材料变质和使用性能被破坏的过程。

随着工程制备领域对材质高耐热性的不断追求，关于金属高温氧化特性的研究也随之发展起来[U2]。

排气歧管作为汽车排气系统中距离发动机最近、工作温度最高且外部直接与空气接触的部件[31,其优良的抗氧化性能是决定排气歧管材质优劣的关键因素之一[4]。

迄今，关于汽车排气歧管用高硅钼球铁的组织与性能的研究已有很多[5'但关于合金化处理对高硅钼球铁高温性能影响规律的研究相对较少，尤其对合金化元素与高硅泪球铁抗氧化性能之间相关性的研究更少[9]。

本研究拟对牌号为Q TR Si4M o l的高硅泪球铁进行单一添加和复合添加铬、钒元素进行低合金化处理，探索铬、钒元素对高硅钼球铁高温抗氧化性的影响规律，以期为进一步提高高硅钼球铁的热疲劳性能提供理论依据。

作者简介：韩非（1994-),男，硕 士生，主要研究球墨铸铁组织与性能。

E-mail: hanfei9412@163 .com通讯作者：徐锦锋，男，教授。

1、铸铁的基本元素有哪些?各自的作用如何—对组织性能的影响?答：铸铁的基本元素为：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。

五大元素对铸铁组织性能的影响：(1)、碳本身就是构成石墨的元素，在铸铁中是促进石墨化元素。

但碳量过高，力学性能降低。

(2)、硅是强烈促进石墨化元素，但硅量过高，易使石墨粗大，力学性能降低，若含硅量过低;则易出现麻口或白口组织。

(3)、硫在铸铁中是有害元素，它以FeS的形式完全溶解于铁液中，并能降低碳在铁中的溶解度。

此外，硫在铸铁中还能恶化铸铁的铸造性能，当铁液中存在有大量硫化物时，就会降低铁液的流动性，补缩性能差，容易产生裂纹等缺陷。

因此，在灰铸铁中一般将含硫量限制在0.1-0.12%以下。

(4)、锰在铸铁中首先表现出抵消硫的一些有害作用上，因此铸铁中含有适量的锰是有益的。

通常锰的含量应控制在06-1.2%范围内。

(5)磷能增加铁水的流动性和提高铸铁的耐磨性，即铸铁的硬度随着含磷量的增加而增高，韧性则降低。

因此，普通灰铸铁中一般将含磷量限制在0.3%以下。

磷对铸铁的石墨化影响不大。

2、铸造碳钢的基本元素有哪些?各自的作用如何?答：碳钢的基本元素有：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。

铸造碳钢是熔模铸造生产中应用极为广泛的材料。

碳钢的主要元素是碳，其含量为0.12-0.62%。

改变含碳量可在很大程度上改变钢的机械性能。

此外，钢中含有硅、锰、磷、硫四大元素，硅、锰有脱氧和去硫作用，但且含量变化不大，对性能的影响也不大。

磷、硫在钢中均为有害元素，并在不同质量要求的钢中均有一定的限制。

磷和硫在钢中含量越少越好。

3、铸造合金钢常用的合金元素有哪些?加入的目的是什么?答：(1)含碳量越高，钢的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韧性越差。

(2)硫是钢中有害元素，含硫量较多的钢在热压力加工时容易脆裂，这种现象通常称为“热脆”。

(3)磷能提高钢的强度，但使钢的塑性及韧性明显下降，特别在低温时影响更为严重，这种现象通常称为“冷脆”。

合金元素含量对锰钢微观综合性能的影响锰钢是一种重要的工具钢，其优点是有良好的综合性能和耐磨性，它的强度和韧性更佳。

一般情况下，锰钢的综合性能主要取决于其化学成分和冶炼工艺。

在金属冶炼过程中，锰钢中合金元素的含量与锰钢微观综合性能息息相关，所以对包括合金元素含量在内的多种因素进行合理组合，就会更好地提高锰钢的综合性能。

一、影响锰钢的综合性能的合金元素：1. 铬：具有增韧性的特性，能提高锰钢的硬度和耐磨性。

2. 硅：有利于组织的再结晶及其工艺性能的提高，同时还能提高抗破坏能力。

3. 锰：对锰钢的综合性能有重要的作用，锰可以提高锰钢的抗裂性及耐磨性。

4. 铁：作为影响综合性能最大的元素，铁可以补充大多数常见合金元素。

二、不同合金元素含量对锰钢微观综合性能的影响1. 低铬含量：当铬含量低于1.2%时，锰钢金属结构失稳，容易产生裂纹，对硬度和耐磨性有负面影响。

2. 低硅含量：当硅含量低于0.05%时，不利于组织的再结晶，影响锰钢的缺陷元素和综合性能，还会影响锰钢的热强度和疲劳强度。

3. 低锰含量：当含锰量低于4%时，锰的抗裂性和耐磨性会明显变差，同时回火温度也会降低。

4. 低铁含量：当铁含量低于90%时，锰钢的耐腐蚀能力和抗冲击性能会受到影响，而且塑变温度也会降低。

三、控制好锰钢的合金元素含量1. 合理配比：根据不同的需求，选用质量比合理的合金元素配比，加以机械混合，比如铬铁锰3种元素使用的质量比为1:1:1.2. 改善组织：采用正确的冶炼工艺和热处理技术，可以改善锰钢的微观组织，大大增加其综合性能。

3. 加强管理：在锰钢加工过程中，应强化工艺检查，加强合金元素添加量的管控，这样才能保证综合性能。

总结：锰钢综合性能对合金元素含量非常敏感，在冶炼过程中应控制好锰钢的合金元素含量，采用正确的冶炼工艺和热处理技术，进而改善锰钢的微观组织，从而提高锰钢的综合性能。

抗磨白口铸铁化学成分自关联性分析何希杰;劳学苏【摘要】研究了抗磨白口铸铁化学成分灰色自关联性.利用灰色理论对抗磨白口铸铁中碳C,铬Cr,钼Mo,硅Si,锰Mn,钒V和铜Cu等7种化学元素含量的7组数据,21种组合的灰色关联度进行了分析.通过大量计算,得到了这21种组合的关联度及自关联矩阵.计算结果表明,在21种组合中,CCu组合关联度最高,说明C和Cu之间有较强的关联性,SiV组合关联度最低,说明他们之间关联性最弱,其余19种组合介于它们之间.文中首次提出抗磨白口铸铁化学成分灰色关联性及其计算公式的新概念、新思路和新方法.对研究抗磨白口铸铁化学元素最佳组合、性能优化以及现有产品改造提供了重要理论基础.本方法也适用其他工程技术研究与分析.%The grey relation of the chemical elements of wear resisting white cast iron is researched .Grey relational grades of 21 sets between the elementsC,Cr,Mo,Si,Mn,V and Cu of wear resisting white cast iron are analysed by using grey theory .The grey relational grades and ordering of those sets are obtained after a lot of calculation.The calculating results show that grey relational grade between C and Cu is the highest of those sets, it is said that C bears strong relation to Cu ,one between Si and V the lowest ,it is said that Si weak relation to V, one of other 19 sets are between them successively.The new concept,thinking and method of the grey relational grade and its calculating formulae of the chemical elements of cast iron brought forward first in this paper.The theory basis provided for research on the performances optimizing , the best sets chemical elements and renovation product of the cast iron.【期刊名称】《中国铸造装备与技术》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P58-61)【关键词】抗磨白口铸铁;化学成分;关联度;新方法;灰色理论【作者】何希杰;劳学苏【作者单位】石家庄杂质泵研究所,河北石家庄 050035;石家庄杂质泵研究所,河北石家庄 050035【正文语种】中文【中图分类】TG143.1抗磨白口铸铁化学成分自关联性分析何希杰，劳学苏（石家庄杂质泵研究所，河北石家庄 050035）摘要：研究了抗磨白口铸铁化学成分灰色自关联性。

V含量对V-Cr-Mn合金白口铸铁干摩擦磨损性能的影响于婷;清水一道;楠本賢太【摘要】采用SEM、XRD、EDS以及往复式干摩擦磨损试验机对V含量不同的V-Cr-Mn合金白口铸铁的显微组织以及干摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:V含量不同的V-Cr-Mn合金白口铸铁的显微组织均为奥氏体、MC型碳化物及M7C3型碳化物;V含量为7.5％的V-Cr-Mn合金白口铸铁在室温下的干摩擦磨损性能优于V含量为10％和5％的V-Cr-Mn合金白口铸铁;不同V含量的V-Cr-Mn合金白口铸铁的干摩擦磨损性能与合金碳化物的硬度、颗粒尺寸及含量有关.【期刊名称】《大连交通大学学报》【年(卷),期】2016(037)002【总页数】5页(P107-110,119)【关键词】V-Cr-Mn合金白口铸铁;干摩擦磨损性能;MC、M7C3型合金碳化物【作者】于婷;清水一道;楠本賢太【作者单位】大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连116028;室兰工业大学制造与工程设计中心,日本北海道室兰0508585;室兰工业大学制造与工程设计中心,日本北海道室兰0508585【正文语种】中文铬系耐磨白口铸铁是现今应用较广，生产技术较完善的耐磨材料之一.然而，铬系白口铸铁中的网状M7C3型碳化物虽然具有较高的硬度和一定的韧性，但其对基体仍有一定的割裂作用，因而其使用范围有一定的局限性[4].强碳化物形成元素V与C结合可以形成硬度高达2800HV的VC.VC不仅硬度高于M7C3型碳化物(1 200 HV～1800 HV)，而且其形貌为颗粒状或球状，对基体几乎无割裂作用[5].文献[5-7]研究了V在中铬白口铸铁中的作用.研究发现，V可以强化中铬白口铸铁基体组织，改善碳化物的种类、形貌及分布情况，使中铬白口铸铁具有潜在的良好耐磨损性能.因此本实验通过向Cr含量为9%的合金白口铸铁中加入不同含量的V，研究了V对中铬白口铸铁的干摩擦磨损性能的影响.本实验V-Cr-Mn合金白口铸铁的设计成分为5%、7.5%、10%的V，9%Cr、4%Mn以及1%Si，其余为Fe.其中Mn的主要作用为提高奥氏体的稳定性.根据设计成分，将Fe-V(82.31%V)、Fe-Cr(69.45%Cr)、Fe-Mn(75.41%Mn)、Fe-Si(75.21%Si)、废钢以及生铁作为原材料，采用感应电炉进行熔炼，熔炼温度为1500℃.充分熔炼后浇注成，长为125 mm、横截面积为53 mm×53mm的Y型铸锭.V-Cr-Mn合金白口铸铁的实际成分及热处理工艺如表1所示.采用JSM-6510A型扫描电子显微镜(SEM)及其附带的JED-2300能谱仪(EDS)对抛光后的V-Cr-Mn合金白口铸铁的显微组织进行观察和能谱分析；采用Rint-Ultima+型X射线衍射仪(XRD)对物相进行分析；采用FV-800和FM-300型硬度计测定硬度；采用石墨球化率测定软件(Ver.2.2)测定碳化物含量.采用NUS-ISO3型干摩擦磨损试验机进行干摩擦磨损试验.干摩擦磨损实验在常温下进行，试验片尺寸为50mm×40 mm×4 mm，载荷为19.6N，磨料为18#的SiC砂纸，砂纸粒度为78 μm，SiC磨粒硬度为2 600 HV[8].图1、图2分别为不同V含量V-Cr-Mn合金白口铸铁的X射线衍射图谱及扫描电镜组织.由图1、图2可以看出，不同V含量V-Cr-Mn合金白口铸铁的显微组织均由γ-Fe相、以VC为主的MC型碳化物相和M7C3型碳化物相组成(如图1所示).并且MC型碳化物和M7C3型碳化物呈颗粒状、花瓣状、短棒状和网状(如图2所示).结合7.5V-9Cr合金白口铸铁的面能谱分析图,如图3.表2为不同V含量V-Cr-Mn合金白口铸铁的合金碳化物含量.由表2可以看出，7.5V-9Cr和5V-9Cr合金白口铸铁的总合金碳化物含量较高，均在20%以上，而10V-9Cr合金白口铸铁的总合金碳化物含量相对较低约为16%.并且随着V含量的增加，V-Cr-Mn合金白口铸铁中的MC型碳化物含量逐渐增加，M7C3型碳化物含量逐渐减少.这是因为V不仅能够促进MC型碳化物的生成，而且能够抑制M7C3型碳化物的生成，且V含量越高其作用越明显.根据文献[5]可知MC型碳化物、M7C3型碳化物含量的变化对合金白口铸铁的磨损性能有很大影响.表3为不同V含量V-Cr-Mn合金白口铸铁试样的整体及各相的显微组织硬度.由表3可以看出，不同V含量V-Cr-Mn合金白口铸铁试样的整体硬度相差不大，约为52HRC；MC型碳化物的硬度最高，约为M7C3型碳化物的2倍.奥氏体的硬度介于338～404 HV之间.图4为不同V含量V-Cr-Mn合金白口铸铁的干摩擦磨损量随摩擦次数的变化图.由图4可以看出，不同V含量的V-Cr-Mn合金白口铸铁的磨损量均随摩擦次数的增加而增加，其中7.5V-9Cr合金白口铸铁的磨损量最小，耐干摩擦磨损性能最好，5V-9Cr和10V-9Cr合金白口铸铁的磨损量较大，耐干摩擦磨损性能较差.图5为不同V含量的V-Cr-Mn合金白口铸铁的干摩擦磨损表面.从图5可以看出：不同V含量的V-Cr-Mn合金白口铸铁的干摩擦磨损表面均存在大量凹凸不平的沟槽和划痕，呈现典型的磨粒磨损特征，并且MC型碳化物颗粒的内部结构遭到严重破坏，M7C3型碳化物上存在明显的切削痕迹，磨料的磨损轨迹有偏离摩擦轨道的迹象(如图5(b)).这表明SiC磨料对不同V含量的V-Cr-Mn合金白口铸铁进行了磨料切削作用.在磨损过程中SiC磨料对MC型碳化物颗粒进行了碰撞和挤压作用.在不断地撞击和挤压过程中，一方面MC型碳化物在抵抗SiC磨料碰撞和挤压的过程中内部结构逐步遭到破坏，直至粉碎，最终脱离基体，且MC型碳化物的颗粒尺寸越大，抵抗SiC磨料碰撞和挤压能力越强，耐磨性能越好.另一方面SiC磨料在移动的过程中受到MC型碳化物的阻碍，出现偏离磨损轨道的现象.另外，M7C3型碳化物也具有一定的耐磨性能，但其相对SiC磨料较软，因而在干摩擦磨损过程中M7C3型碳化物被SiC磨料逐层切削，脱离基体.由2.3可知，7.5V-9Cr合金白口铸铁的耐干摩擦磨损性能最好，5V-9Cr和10V-9Cr合金白口铸铁的耐干摩擦磨损性能较差.并且该干摩擦磨损的机理为磨粒磨损，磨损后的MC型碳化物的内部结构遭到严重破坏，M7C3型碳化物被逐层切削.显然MC型碳化物和M7C3型碳化物对干摩擦磨损进行了较强的抵抗作用.随V含量的增加MC型碳化物的含量增加，而M7C3型碳化物的含量减少(表2).因此10V-9Cr合金白口铸铁中的MC型碳化物含量最多，M7C3型碳化物含量最少，5V-9Cr合金白口铸铁中的MC型碳化物含量最少，M7C3型碳化物含量最多，而7.5V-9Cr合金白口铸铁中的MC型碳化物和M7C3型碳化物含量均居中.由于MC型碳化物的硬度高于M7C3型碳化物，且MC型碳化的形貌为对基体几乎无割裂作用的球状和颗粒状，因此MC型碳化物的耐磨性能优于M7C3型碳化物.一般认为钒合金铬系白口铸铁中MC型碳化物含量越高，其耐磨性能越好[9].该结论忽略了MC型碳化物颗粒尺寸以及M7C3型碳化物对耐磨性能的影响.在本实验中MC型碳化物的颗粒尺寸越大，V-Cr-Mn合金白口铸铁的耐干摩擦磨损性能越好，且M7C3型碳化物虽然耐磨性能较MC型碳化物颗粒差，但也具有一定的耐磨性能.因此大颗粒的MC型碳化物以及M7C3型碳化物的含量越多，V-Cr-Mn合金白口铸铁的干摩擦磨损性能越优异.由于V能够细化组织，且V含量越高细化作用越强，组织尺寸越小[5-7]，所以10V-9Cr合金白口铸铁中的MC型碳化物的颗粒尺寸相对较小，并且其M7C3型碳化物的含量也相对较低，因此10V-9Cr合金白口铸铁的耐干摩擦磨损性能较差.而5V-9Cr合金白口铸铁虽然含有较多的M7C3型碳化物，但MC型碳化物含量较少，其耐干摩擦磨损性能同样较差.综上所述7.5V-9Cr合金白口铸铁耐干摩擦磨损性能最好.(1)不同V含量的V-Cr-Mn合金白口铸铁的显微组织均由MC型碳化物、M7C3型碳化物及奥氏体组成.且随着V含量的增加，MC型碳化物含量增加，M7C3型碳化物含量减少；(2)不同V含量V-Cr-Mn合金白口铸铁试样的整体硬度相差不大，为52HRC左右.而M7C3型碳化物硬度约为1 200 HV，MC型碳化物的硬度最高，约为2 200 HV，是M7C3型碳化物的两倍；(3)7.5V-9Cr合金白口铸铁耐干摩擦磨损性能优于5V-9Cr和10V-9Cr合金白口铸铁.致谢：感谢大连交通大学材料科学与工程学院丁志敏教和沈长斌教授对论文工作的指导。

通常很多元素在铸铁中的含量是很少的，但是会对组织和性能有很大的影响。

一些是工艺添加的，但还有一些是原材料中带入的。

这些元素中的一些元素对铸件是有益的，特别是在灰铁当中；但也有一些元素是非常有害的应该尽可能避免的。

以下表格列出了这些元素的通常来源、通常的含量范围及主要作用。

这些元素中的一些元素作为主要工艺添加元素不被包含在下列表格中。

Al铝铝脱氧废钢、孕育剂、铁合金、轻合金零部件、工艺添加最大 0.03 在薄壁铸件中超过0.005%的Al含量就会促进氢气孔的产生。

中和氮；促进渣的形成。

超过0.08%的含量就会对球型石墨不利。

可以被铈中和，同时有强烈的稳定石墨作用。

Sb锑废钢、搪瓷釉废料、轴承壳体、工艺添加最大0.02 强烈的珠光体和渗碳体促进作用。

在没有稀土元素中和的情况下，抑制球型石墨产生。

As砷生铁、废钢最大0.05 强烈的促进珠光体和碳化物，改善球型石墨形状。

Ba钡含钡孕育剂最大0.003 促进石墨形核和减少衰退，降低白口倾向和促进石墨形成。

Bi铋工艺添加，铸型涂料中含铋很少超过0.01 促进白口化和非预期石墨形态。

在含稀土元素（铈）的球体俄中能够增加石墨球数，过量的石墨球可能产生缩松问题。

B硼搪瓷釉废料、工艺添加硼铁最大0.01 超过5PPM促进铁素体形成，超过10PPM促进碳化物形成（特别在球铁中），超过20PPM促进可锻铸铁的回火效果。

Ca钙铁合金、球化剂、孕育剂最大0.01 提高球型石墨圆整度，改善石墨形核，减少白口倾向和促进石墨化。

Ce铈大部分镁合金或者以铈镧稀土合金或者其它稀土形式添加最大0.02 通常不在灰铁中使用，在球铁中主要是消除有害元素，改善石墨球圆整度。

在偏析的时候会对碳化物其稳定作用。

Cr铬合金钢、涂铬层、一些生铁、铬铁最大0.3 促进白口化和珠光体形成，增加强度。

球体中高于0.05%的含量形成碳化物偏析。

Co钴工具钢最大0.02 在铸铁中午显著影响Cu铜铜线、铜合金、废钢、工艺添加最大0.5 促进珠光体、改善强度、在球体中减少铁素体形成。

含碳量对高铬白口铸铁组织,硬度及冲击韧性的影响第20卷l999年第4期l2月洁阳工学院.bum~lof1.,uoyangInstiluteofTechnologyV.20No.4Dee.19992-1-文章编号:1000—5O80c1999)04—0021—04含碳量对高铬白口铸铁组织,硬度及冲击韧性的影响刘亚民(洛阳工夏青系,河南洛阳471039)Wf√摘要:进行了古碛量对16%Cr白12I铸铁组织和性能影响的实验研究.结果表明:随着碳量增加.碳化物的台量增加.并且由连续的网状遥葡变成孤立的花状,杆状和块状;当碳量合适时.硬度和冲击韧性均出现峰值.综合性能最佳.碳:TG143.1塑斋铅白D锗佚<资料法)分类号文献标识:Ar7卜JI』1Ff0前言组识近年来,高铬白口铸铁(>12%)L1"之所以被广泛用作抗磨材料,是由于铬的加入改善了碳化物的结构和形态,使白口铸铁硬度提高的同时,冲击韧性也随之增大,对此已有不少文献[1—8]进行过分析.然而,在高铬自口铸铁中影响碳化物形成的另一种主要元素碳,也会对其组织和性能产生重要影响但目前对碳的影响的研究尚不够全面,本试验通过在W=I6%的自口铸铁中,加入Wc=2.5%一4.0%的碳,然后对其组织进行观察分析.并测定硬度及冲击韧性.以探讨碳量对高铬铸铁组织和性能的影响规律.1试验条件1.1试样的化学成分殛制备将生铁,废钢,自制增碳钢(废钢与碎石墨电极熔制而成),高碳铬铁,硅铁,钼铁等原材料按不同配料比例加入50kg无芯中频感应电炉中熔炼后,静置除渣,在1450'~C左右浇铸到湿砂型中,自然冷却,经落砂清理后,得到四组尺寸为20x20x110铸态试样,试样化学成份经测定如表1所示.裹l试样的化学成分(质量分数.%11.2试样性能检测与显微组织分析将每组34个试样,在147J摆锤冲击试验机上进行常温冲击试验根据冲击功与试样的横截面积之比计算出冲击韧性(J/era~).再将冲断后的试样断口磨平,测定其洛氏硬度HRC,最后将断口面抛光浸蚀后进行金相观察,并用线分法铡定碳化物的面积率F,表示其在组织中的含量.2试验结果与分析2.1含碳■对碳化物含■与形态的影响图1表示含碳量对高铬白口铸铁组织中碳化物含量的测试结果.可以看出,随碳量增加,碳化物的捌亚民:男,L964年生,工程师收稿日期:1999一ol—l722洛阳工学院999正面积率增大.50由图2可以明显看出碳量不同时碳化物的形态当c=25%40时,碳化物由连续网状的(Fe,Cr)3C和花状的(Fe,cr)c3"组成,30随碳量增加,网状碳化物逐渐消失,花状和杆状碳化物(Fe,Cr)C增多,当c:增加到3.5%时.开始出现初生块状的(Fe,Cr)C碳化物J,当Wc=4.0%时.初晶碳化物呈大块状.对上述变化分析如lid下.根据公式:0c北晶=4.3%一0.31Wsl一033Wp一040W:+0027W"一.?.7一0.5.图I253354w/%对碳化物面积率的影响b】=3.0%(a)1.=3.5%{b)r=4D%图2不同W试样的碳忧物音量与形态100x计算可知,本试验中铸铁的共晶碳量为=3.2%.当<32%时,铸铁为亚共晶成分,共品碳化物只能在发达的初生奥氏伴枝晶间形成而呈网状,又由于碳量少.故组织中的(n,crJC也不多:随着含碳量增至共晶点时,初生奥氏体枝品渐少.晶铁液量渐多,此时共晶碳化物可以在铁液舶各个区域形成,加之碳的比例增大.易形成(,Cr)C碳化物,所以花状和杆状碳化物越米越多.当>32%时.铸铁为过共晶.在铁浪中率先析出块状初生碳化物,且碳量越高,初生碳化物析}1j越多,长得越大.由此可见,在铬量一定的高铅铸铁中.随碳量j加.碳化物形态由嘲状一花状-杆状一块状,欲消除网状碳化物,碳量不可过低.在本试验中从碳化物含量和形态综合考虑,高铬铸铁中以30%～35%比较合适.22含碳量对基体组织的影响在高铬铸铁中,由于铬含量高而使C1ⅡJ线碉显右移,致使在砂冷却条件下奥氏体的共析转变难第4期刘亚民等:古碳量对高铬白rl铸铁组织,硬度及冲击韧性的影响?23以发生而转变为马氏体,故本试验所有试样的基体组织均为马氏体,随着碳量增加,残余奥氏体逐渐增多.同时由于碳强烈地降低马氏体开始转变点,所以碳量愈高,残余奥氏体也愈多.如图3所示.(a)c=25%(b)=40%图3不同的显微组织400×2.3含碳量对硬度的影响图4为不同量对高铬白口铸铁硬度的试验结果.茔从图4可以看出,随碳量增加,硬度上升,当为30%时,达最大值HRC574.这是因为碳化物含量增加和碳化物由硬度较低的(Fe,cr)c(HV100,0～1230)转变成了硬l度较高的(Fe,cr)7C3(HV1300～1800)J.当c>3.0%<时,硬度下降,这是因为尽管碳他物含量增多,但是同时残余奥氏体也越来越多了.由图4可以看出,随碳量增加,冲击韧性上升,这是因为碳化物由斜方晶格的连续网状(Fe,Cr),C变成T密排六方晶格的孤立花状,杆状(Fe,Cr)CJ,并且残余奥F司l±!:Ir/%田4对冲击韧性及硬度的影响氏体也逐渐增多的原因.当c=35%时,冲击韧性选最大值24.0J/em2,当Wc>3.5%时.冲击韧性下降,这是因为组织中出现了大块初生碳化物.3结论在c为16%的高铬白口铸铁中,在高铬自口铸铁中,随着含碳量增加,碳化物含量也增加.碳化物形态由连续的网状逐渐变成孤立的花状,杆状,块状.当c=30%时,硬度高达HRC57.4,当c:35%时,冲击韧性达到最大值24.0J./em.固此,当c在30%～3.5%范围内变化时,其综合机械性能较好.参考文献陆文华等.铸造台金厦其熔炼北京:机械工业出_咂社.I99.郝石坚等高铬耐磨铸铁北京:煤搅工业出版社.1989李隆盛等.铸造台金及其培炼北京:机械工业出越社,1989安正昆等钢铁热处理北京:机械工业出版社.1985周废德等铬系抗磨铸铁西安:西安交大出版社.1987陈垒德等稀土对高锗白口铁韧性的髟响洛阳工学腕,1996,~7t2):】一5陈全德等锟对高铬白口铣组织和硬度的影响洁6只工学院,1996.1(4):～5赵越超等锤式破碎机高铬铸铁锤头的研制铸造.1997,(8)234567824?洛船工学院1999莅InfluenceofCarbonContentontheMicrostructure HardnessandImpactToughnessinHighChromiumWhiteCastIronLIUY aminXIAQing(Dep.ofMater.Eng.,LuoyangInst.ofTechno1.,Luoyang471039,China)Abstract:Theinvestigationsweremadeontheinfluenceofcarbonconlcntonmlcro~tructur~ andpropertiesinhighchromiumwhiteiron.Theexperimentalresultsindicatethat,withtheincreaseincarbonconte ntandtIIecarbidecontent.thecarbidemorphol'esisgraduallychaIlI1gfromnet.worktoflower-like,ro d.1ikeandfinallytoblocktype?Attheaall3.etime,thereispeakvalueofhardhe~andimpacttoug~1hessincarbon COntentrangebeingtested.Keywords:Carbon;Whiteiron;Carbides;Hardness;Impacttongshess。