常用的耐熱材料主要有耐熱鋼和耐熱鑄鐵。耐熱鋼的耐熱性較好，力學(xué)性能較高，但成本較高。耐熱鑄鐵具有一定的力學(xué)性能，成本相對(duì)較低，但耐熱性不如耐熱鋼。本文以鉻含量為20%的高鉻鑄鐵為研究對(duì)象，采用加入稀土、硅的方法，研究對(duì)高鉻耐熱鑄鐵的影響。通過(guò)光學(xué)顯鏡，研究稀土、硅對(duì)高鉻白口鑄鐵組織的影響。對(duì)不同成分的高鉻鑄鐵進(jìn)行高溫氧化實(shí)驗(yàn)，計(jì)算其氧化速率，分析氧化膜的組成。并對(duì)不同成分的試樣進(jìn)行耐磨性、熱疲勞、硬度測(cè)試。研究結(jié)果表明： 稀土含量由0增加到0.60%，高鉻鑄鐵奧氏體由樹(shù)枝晶向柱狀晶和等軸晶轉(zhuǎn)變，碳化物由連續(xù)的網(wǎng)狀趨于塊狀和條狀發(fā)展；高鉻鑄鐵氧化速率從5.566mg·cm-2·h-1降到3.276mg·cm-2·h-1；磨損量由0.1521g降為0.1485g；高鉻鑄鐵鑄態(tài)硬度從45.2HRC增加到49.9HRC；將添加稀土的高鉻耐熱鑄鐵，在1100℃下進(jìn)行熱疲勞實(shí)驗(yàn)，試樣進(jìn)行40次反復(fù)加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。
硅含量低于2.5%時(shí)，高鉻鑄鐵奧氏體枝晶較多，共晶碳化物的連續(xù)程度較高，以網(wǎng)狀或條狀存在。硅含量大于2.5%時(shí)，奧氏體枝晶減少，共晶碳化物顯著的細(xì)化，以細(xì)小的塊狀和粒狀形式存在，分布均勻；隨著硅含量的增加，氧化速率先下降后上升，硅含量在2.0%時(shí)，低為2.825mg·cm-2·h-1；隨著含硅量的增加，磨損量呈降低趨勢(shì)，小值為0.1468g；硅含量從1.5%增加到3.5%，高鉻鑄鐵鑄態(tài)硬度從49.3HRC增加到52.5HRC；將添加硅的高鉻耐熱鑄鐵，在1100℃下進(jìn)行熱疲勞實(shí)驗(yàn)，試樣進(jìn)行40次反復(fù)加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。

球墨鑄鐵非常適用于許多應(yīng)用領(lǐng)域：烴類(lèi)，化學(xué)制 品，船舶，消防防火，紙漿和造紙等行業(yè)中可以安裝鑄鐵或鑄鋼閥門(mén)的地方。 作為鋼的替代品，1949 年人類(lèi)開(kāi)發(fā)了球墨鑄鐵。鑄鋼含碳量少于0.3%，而鑄鐵和球墨鑄鐵含炭量量則至少為3% 。 鑄鋼中的低含碳量使得作為游離石墨存在的碳不會(huì)形成結(jié)構(gòu)薄片。鑄鐵內(nèi)的碳天然形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄 鐵內(nèi)，這種石墨薄片通過(guò)特殊的處理方法變化成小的球體。這種改進(jìn)后的球體使得使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有 更加優(yōu)異的物理性能。正是這種碳的球狀觀(guān)結(jié)構(gòu)，使得球墨鑄鐵具有更加良好的展延性和抗沖擊性，而鑄鐵內(nèi)部的薄 片形式導(dǎo)致鑄鐵沒(méi)有展延性。通過(guò)鐵素體基體可獲得佳的展延性，因此，所有美國(guó)尼必可球墨鑄鐵的壓力負(fù)載部件都 經(jīng)過(guò)鐵素體化退火周期的工藝處理。球墨鑄鐵內(nèi)部的球狀結(jié)構(gòu)也能夠鑄鐵內(nèi)部的薄片石墨容易產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。在 球墨鑄鐵的觀(guān)照片中，可以看見(jiàn)裂縫到石墨球后終止。在球墨鑄鐵行業(yè)內(nèi)，這些石墨球稱(chēng)為“裂縫終結(jié)者”，因?yàn)樗?們具有阻止斷裂的能力。

為了提高爐篦條的強(qiáng)度和耐蝕性能, 對(duì)其成分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。高鉻鑄鐵中加入適量的Al和Si,以提高其抗氧化性,此外還加入適量Zr使其組織細(xì)化,有利于高鉻鑄鐵力學(xué)性能的大幅度提高,終提高高鉻鑄鐵篦條使用性能。此外,篦條制造中還采用了過(guò)濾處理工藝,以減少鑄造組織中的夾雜物數(shù)量,提高鑄鐵的強(qiáng)度、韌性和抗氧化性。國(guó)產(chǎn)改進(jìn)型高鉻鑄鐵篦條在450 m2大型燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)上使用,篦條消耗9-12 g使用壽命超過(guò)3年。
隨著工業(yè)的發(fā)展,耐磨金屬的需求量越來(lái)越大,同時(shí)對(duì)耐磨金屬的性能也提出了新的要求。但是一種材料同時(shí)具有高韌性和度的性能很難實(shí)現(xiàn),而雙金屬?gòu)?fù)合材料正好滿(mǎn)足這些要求。雙金屬?gòu)?fù)合材料可用于表面要求良好的耐磨性、整體要求具有很高的韌性、而采用單一材料無(wú)法滿(mǎn)足的重要部件。 針對(duì)球磨機(jī)用襯板的工況要求,選取高鉻鑄鐵與ZG230-450鋼進(jìn)行復(fù)合鑄造,以達(dá)到抗磨損性、抗腐蝕性良好的目的,同時(shí)復(fù)合的雙金屬應(yīng)具有優(yōu)異的性、強(qiáng)度、延展性和斷裂韌性等綜合的機(jī)械性能。 本文以球磨機(jī)復(fù)合襯板為研發(fā)目標(biāo),主要針對(duì)復(fù)合鑄造工藝以及高鉻鑄鐵的冶煉和熱處理工藝進(jìn)行研究。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室中試和大生產(chǎn)試制研究,采用金相組織觀(guān)察和力學(xué)性能測(cè)試等方法,對(duì)復(fù)合襯板進(jìn)行了研究,得到以下主要結(jié)論: 選擇Cr15型高鉻鑄鐵作為復(fù)合襯板耐磨層,其鑄態(tài)組織為:基體為枝晶奧氏體,枝晶間為M_7C_3型共晶碳化物,有少量萊氏體共晶組織(M_3C型碳化物+奧氏體),具有良好的耐磨性.
當(dāng)采用等溫淬火熱處理時(shí),通過(guò)等溫淬火熱處理工藝可使高鉻鑄鐵得到馬氏體與針狀下貝氏體為主的基體組織,下貝氏的硬度接近馬氏體,而韌性?xún)?yōu)于馬氏體,從而使得高鉻鑄鐵獲得較好的沖擊韌性。