高鉻鑄鐵解決材料硬度和韌性匹配問題

以高鉻鑄鐵和各類合金鋼為代表的第三代耐磨材料,為解決材料硬度和韌性相匹配的問題,20世紀(jì)30年代后期,美國對含鉻量10%~30%的合金白口鑄鐵進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)含鉻量大于12%時(shí),碳化物由滲碳體(Fe3C)轉(zhuǎn)變?yōu)镃r7C3型碳化物,它的硬度高,組織形態(tài)為菊花狀、條塊狀,因此韌性大幅度提高。

高鉻鑄鐵含鉻量大于11%,鉻、碳含量比值超過3.5。在這種條件下,高硬度型M7C3碳化物幾乎全部代替了M3C型碳化物。型碳化物呈六角形桿狀及曲面板條狀,分布在基體中。相對于普通白口鑄鐵或低鉻鑄鐵而言,可以認(rèn)為高鉻鑄鐵中的碳化物是不連續(xù)相,而基體是連續(xù)相。也就是說碳化物對基體的破壞作用大大減小,因而高鉻鑄鐵的韌性優(yōu)于普通白口鑄鐵和低鉻鑄鐵。M7C3型碳化物的硬度很高,其顯微硬度HV1300―1800,而M3C型碳化物的顯微硬度只有800―1200,因此M7C3型碳化物的形成賦予了鑄鐵以高的硬度。通過添加其他合金元素以及適當(dāng)?shù)臒崽幚?,高鉻鑄鐵可以獲得不同的基體組織,以滿足各種不同工況對抗磨材料提出的性能要求。高鉻鑄鐵是一種比較復(fù)雜的多元合金。影響其組織與性能的因素很多。

在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,如球磨機(jī)襯板、磨球、反擊破碎機(jī)板錘等。在高鉻鑄鐵發(fā)展的同時(shí),各類合金鋼由于其高韌性、低成本及良好的耐磨性而得到快速發(fā)展。在低沖擊或無沖擊條件下,高鉻鑄鐵和合金鋼以卓越的性能價(jià)格比取代了高錳鋼。以磨機(jī)襯板為例,20世紀(jì)60年代之前均采用高錳鋼。70年代后即被合金鋼和高鉻鑄鐵所代替。如同沒有萬能的設(shè)備一樣,也沒有萬能的材。三代耐磨材料各有特點(diǎn),至今仍在不同的工況條件下得到廣泛應(yīng)用。

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