白口鑄鐵具有優(yōu)異的耐磨性，但脆性大，在重載、高沖擊工況下使用，可靠性差，開發(fā)強(qiáng)度高、韌性好的新型耐磨材料不斷受到關(guān)注和重視。以硼為主要合金元素的Fe-B鑄造合金作為耐磨材料，具有合金用量少，成本低以及熔煉簡(jiǎn)單、鑄造工藝性能優(yōu)異等特點(diǎn)，具有良好的推廣應(yīng)用前景。普通Fe-B鑄造合金中含有較多的Fe2B化合物，其硬度高、熱穩(wěn)定性好，且呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，在普通熱處理?xiàng)l件下不易發(fā)生分解，而且溶解速度也很緩慢。網(wǎng)狀硼化物的存在，使Fe-B鑄造合金韌性降低。在Fe-B鑄造合金中加入鈦元素獲得高硼低碳鐵基合金，并用稀土和氮進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理，使凝固組織明顯細(xì)化，硼化物中出現(xiàn)了較多的頸縮和斷網(wǎng)現(xiàn)象。頸縮和斷網(wǎng)的出現(xiàn)，有利于高溫?zé)崽幚頃r(shí)硼化物形態(tài)的團(tuán)球化和高硼低碳鐵基合金鑄造合金力學(xué)性能的提高。
將低碳鋼、錳鐵和石墨在20kg中頻感應(yīng)電爐內(nèi)混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硼鐵和鈦鐵。爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1580~1620℃，而后出爐。鋼水澆注分兩種工藝，其一是在金屬型中直接澆注成22mm×22mm×110mm試塊，合金編號(hào)為T1，成分為0.26wt%C，2.05wt%B和0.64wt%Ti；其二是在澆包內(nèi)預(yù)先加入稀土和含氮合金，其粒度為5~8mm，采用包內(nèi)沖入法對(duì)高硼低碳鐵基合金進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理。然后攪拌、扒渣，靜置2~4min后，按T1試樣要求澆注成試塊，合金編號(hào)為T2，成分為0.27%C，2.04%B，0.65%Ti，0.09%RE和0.07%N。金屬熔體澆注溫度1440~1480℃。
Fe-B鑄造合金中加入鈦元素后，F(xiàn)e2B硼化物依然呈網(wǎng)狀分布，凝固組織中出現(xiàn)了少量TiB2塊狀組織。高硼低碳鐵基合金經(jīng)稀土、氮復(fù)合變質(zhì)處理后，沒有新相出現(xiàn)，組織明顯細(xì)化，硼化物中出現(xiàn)了多處明顯頸縮和斷網(wǎng)。高硼低碳鐵基合金經(jīng)稀土、氮復(fù)合變質(zhì)處理后，硬度變化不明顯，但抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度明顯提高，其中沖擊韌度提高63.8%。