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KmTBCr20Mo高铬白口铸铁的热处理工艺
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-03-16
高铬白口铸铁（牌号为 KmTBCr20Mo）的最佳热处理工艺为1000℃×2 h 空冷淬火+250℃×2 h 回火，用该工艺热外理叶片可获得弥散分布的M7C3型碳化物 +二次碳化物+回火马氏体基体及少量残留奥氏体组织。用作挖泥船泥浆泵叶片，其抗泥沙磨损能力提高了34.41%。
高铬白口铸铁被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一，广泛用于造船、矿山、冶金、火力发电、水泥粉磨等行业中。一般工业生产中应用的高铬铸铁Cr 含量为 10% ～ 30% ，其微观组织中碳化物以 (Fe,Cr)7C3型为主，显微硬度高达1500～1800 HV，并且碳化物呈现断续状或棒条形态，因此具有优良的抗磨性，但高铬铸铁普遍存在韧性不足的缺点。热处理是改善高铬铸铁组织结构的一种重要工艺，对改善高铬铸铁材料的硬度、韧性和耐磨性均具有重要作用。集美大学轮机工程学院通过研究高铬铸铁材料的组织与热处理工艺条件之间的关系，获取了泥浆泵叶片铸铁件的最佳热处理工艺。他们的研究结果表明，高铬白口铸铁（牌号为 KmTBCr20Mo）的最佳热处理工艺为1000℃×2 h 空冷淬火+250℃×2 h 回火，用该工艺热外理叶片可获得弥散分布的M7C3型碳化物 +二次碳化物+回火马氏体基体及少量残留奥氏体组织。用作挖泥船泥浆泵叶片，其抗泥沙磨损能力提高了34.41%。
实验表明，奥氏体化温度越高，残留奥氏体量越多，马氏体量越少。随着奥氏体化温度的升高，高铬铸铁的硬度先升高再降低，在 1000℃ 淬火时，试样的宏观硬度最高，为62.74 HＲC。这是因为二次碳化物沉淀析出的温度决定了在奥氏体中溶解的碳含量和合金元素含量，进而显著地影响 Ms 点的温度和淬火硬度。当奥氏体化温度较低时，析出的二次碳化物数量多、颗粒小、分布均匀，奥氏体中碳及合金元素含量少，空冷后马氏体硬度较低; 但是如果奥氏体化温度过高，析出的二次碳化物数量少、颗粒大、分布不均匀，奥氏体中碳及合金元素含量多，奥氏体稳定性高、Ms 点降低，导致淬火后残留奥氏体多、马氏体少，硬度又会降低。
对 1000℃保温不同时间后淬火的试样进行硬度测试的结果表明，保温 2 h 后空冷的试样硬度最高，为64.04 HＲC。如果保温时间继续延长，随着奥氏体晶粒长大以及奥氏体中析出的二次碳化物的增多，材料硬度反而降低。
为了消除内应力和提高韧性，高铬铸铁淬火后应进行回火。高铬白口铸铁合金含量较高，回火稳定性好，在 250～500℃回火时不仅韧性有所提高，而且硬度下降不大。将上述 1000℃保温 2 h 后空冷的高铬铸铁试样，分别在 250℃和 450℃进行 2 h 回火，发现250℃回火后碳化物组织呈细小的粒状和块状，边界圆钝，弥散分布; 而 450 ℃回火后的碳化物组织条块较大，部分碳化物呈放射状分布。显微硬度测试表明，250℃回火 2 h 后基体的显微硬度最高。热处理后，试样的硬度和冲击性能比铸态都有所提高，经1000℃×2 h 淬火+250℃×2 h 回火工艺处理的试样的冲击值提高幅度十分显著，冲击吸收能量达到4.13 J。
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