通過對高鉻鑄鐵沖擊斷口形貌及磨損表面形貌的觀察分析發(fā)現(xiàn),高鉻鑄鐵的斷裂屬于脆性斷裂,磨損機制以磨粒磨損為主。等溫淬火處理后的高鉻鑄鐵試樣磨損性能明顯優(yōu)于常規(guī)熱處理后的試樣,具有較好的耐磨性能。
加氮后的高鉻鑄鐵性能有了明顯的。其中在熱處理制度為1020℃空淬+510℃回火時，加氮量0.07%的高鉻鑄鐵韌性可達6.4J/cm硬度為61.5HRC。當(dāng)加氮量增加時韌性會相應(yīng)降低，硬度提高。通過Factsage軟件模擬相圖得知，氮能夠擴大奧氏體區(qū)域，加氮量越多常溫下組織中殘留的奧氏體量越多。用Image-Pro Plus軟件對碳化物形貌分析得出氮能夠降低碳化物尺寸，同時增加碳化物數(shù)量，當(dāng)加入過多的氮時碳化物反而變得粗大。 改變回火溫度會對高鉻鑄鐵的性能產(chǎn)生影響。當(dāng)回火溫度提高時高鉻鑄鐵的韌性上升，硬度下降?；鼗饻囟忍岣叩?30℃時，加氮量為0.07%的高鉻鑄鐵韌性為6.6J/cm硬度降低到55HRC。降低淬火溫度可以提高高鉻鑄鐵的韌性，當(dāng)淬火溫度為980℃時，加氮量為0.07%的高鉻鑄鐵韌性達到高7.2J/cm硬度保持在60.5HRC，此時的綜合性能佳。
高鉻鑄鐵是高鉻白口抗磨鑄鐵的簡稱，是一種性能優(yōu)良而受到特別重視的抗磨材料。它以比合金鋼高得多的耐磨性，和比一般白口鑄鐵高得多的韌性、強度，同時它還兼有良好的抗高溫和抗腐蝕性能，加之生產(chǎn)便捷、成本適中，而被譽為當(dāng)代優(yōu)良的抗磨料磨損材料之高鉻鑄鐵屬金屬耐磨材料、抗磨鑄鐵類鉻系抗磨鑄鐵的一個重要分支，是繼普通白口鑄鐵、鎳硬鑄鐵而發(fā)展起來的第三代白口鑄鐵。早在1917年就出現(xiàn)了個高鉻鑄鐵。

結(jié)晶器石墨內(nèi)孔形狀、尺寸，決定了鑄鐵型材的截面形狀，結(jié)晶器石墨內(nèi)孔的光潔度和耐高溫性能決定了型材表面的外在質(zhì)量和尺寸精度，而型材的長度尺寸則根據(jù)用戶的要求切取。普通灰鑄鐵型材的顯組織為細小的片狀石墨(為一層細小的D型石墨，內(nèi)部為細小的A型石墨)和基體。也可生產(chǎn)A型（80%以上）石墨為主的灰鐵型材；球墨鑄鐵型材組織中石墨球細小圓整，球化率高，球數(shù)多，無晶間碳化物，是生產(chǎn)ADI產(chǎn)品的佳基材；蠕墨鑄鐵型材蠕蟲狀石墨數(shù)量及形態(tài)要求由供需雙方協(xié)商而定。
灰鑄鐵型材：σb=200～350Mpa，HB=150～260；球墨鑄鐵型材的機械性能兼有度和高塑性，經(jīng)常規(guī)熱處理后可以獲得各種需要的基體組織及性能，σb=375～900Mpa，HB=150～300；球鐵型材加工的零部件經(jīng)等溫淬火后，σb=800-1600Mpa，δ對應(yīng)可達22%-1%。采用水平連鑄和密閉結(jié)晶器工藝所生產(chǎn)的鑄鐵型材表面質(zhì)量好，內(nèi)部組織致密，尺寸精度高，無夾砂、夾渣、氣孔、縮松等鑄造缺陷，加工成品率大大高于砂鑄件。疲勞強度高，

為了提高爐篦條的強度和耐蝕性能, 對其成分進行優(yōu)化設(shè)計。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,提高鑄鐵的強度、韌性和抗氧化性。國產(chǎn)改進型高鉻鑄鐵篦條在450 m2大型燒結(jié)機臺車上使用,篦條消耗9-12 g使用壽命超過3年。
隨著工業(yè)的發(fā)展,耐磨金屬的需求量越來越大,同時對耐磨金屬的性能也提出了新的要求。但是一種材料同時具有高韌性和度的性能很難實現(xiàn),而雙金屬復(fù)合材料正好滿足這些要求。雙金屬復(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、而采用單一材料無法滿足的重要部件。 針對球磨機用襯板的工況要求,選取高鉻鑄鐵與ZG230-450鋼進行復(fù)合鑄造,以達到抗磨損性、抗腐蝕性良好的目的,同時復(fù)合的雙金屬應(yīng)具有優(yōu)異的性、強度、延展性和斷裂韌性等綜合的機械性能。 本文以球磨機復(fù)合襯板為研發(fā)目標(biāo),主要針對復(fù)合鑄造工藝以及高鉻鑄鐵的冶煉和熱處理工藝進行研究。進行了實驗室中試和大生產(chǎn)試制研究,采用金相組織觀察和力學(xué)性能測試等方法,對復(fù)合襯板進行了研究,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,通過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,而韌性優(yōu)于馬氏體,從而使得高鉻鑄鐵獲得較好的沖擊韌性。