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，力學性能較高，但成本較高。耐熱鑄鐵具有一定的力學性能，成本相對較低，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象，采用加入稀土、硅的方法，研究對高鉻耐熱鑄鐵的影響。通過光學顯鏡，研究稀土、硅對高鉻白口鑄鐵組織的影響。對不同成分的高鉻鑄鐵進行高溫氧化實驗，計算其氧化速率，分析氧化膜的組成。并對不同成分的試樣進行耐磨性、熱疲勞、硬度測試。研究結果表明： 稀土含量由0增加到0.60%，高鉻鑄鐵奧氏體由樹枝晶向柱狀晶和等軸晶轉變，碳化物由連續(xù)的網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℃下進行熱疲勞實驗，試樣進行40次反復加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。
硅含量低于2.5%時，高鉻鑄鐵奧氏體枝晶較多，共晶碳化物的連續(xù)程度較高，以網狀或條狀存在。硅含量大于2.5%時，奧氏體枝晶減少，共晶碳化物顯著的細化，以細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，低為2.825mg·cm-2·h-1；隨著含硅量的增加，磨損量呈降低趨勢，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℃下進行熱疲勞實驗，試樣進行40次反復加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。

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。國產改進型高鉻鑄鐵篦條在450 m2大型燒結機臺車上使用,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),而雙金屬復合材料正好滿足這些要求。雙金屬復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鋼進行復合鑄造,以達到抗磨損性、抗腐蝕性良好的目的,同時復合的雙金屬應具有優(yōu)異的性、強度、延展性和斷裂韌性等綜合的機械性能。 本文以球磨機復合襯板為研發(fā)目標,主要針對復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試制研究,采用金相組織觀察和力學性能測試等方法,對復合襯板進行了研究,得到以下主要結論: 選擇Cr15型高鉻鑄鐵作為復合襯板耐磨層,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。