过共晶高铬铸铁的显微组织和力学性能研究

采用光学显微镜、扫描电子显微镜以及硬度和冲击试验等方法,研究了不同热处理工艺对过共晶高铬铸铁显微组织和性能的影响。结果表明：试验的过共晶高铬铸铁铸态显微组织由共晶莱氏体和粗大杆状或六方形状的一次Cr_7C_3型碳化物组成;由于淬透性较低,当保温时间为2 h,淬火温度较低时,在共晶碳化物周围存在铁素体;只有加热到1 050℃时,共晶中的奥氏体在随后的空冷过程中才能转变为全部马氏体组织,硬度达到最高值64.5 HRC;淬火加热温度为1 050℃时,随保温时间的延长,硬度降低;随着淬火加热温度的升高,过共晶高铬铸铁的冲击吸收功呈下降趋势,但数值总的来说不高且差别不大,范围在1~2 J之间。

亚共晶高铬白口铸铁不抗磨的原因

亚共晶高铬白口铸铁显微组织中含有初晶奥氏体树枝晶,它得不到高硬度碳化物的良好保护。该合金试样的磨损面被磨料犁削的沟槽深而长。当热处理加热时,铸态初晶奥氏体含有过饱和的C和Cr,将以碳化物形式析出。为了平衡w(C)量和w(Cr)量,必须通过扩散析出碳化物。但在初晶奥氏体树枝晶中元素的扩散析出是很慢的,以致在通常实施的奥氏体保温时间内,远达不到平衡值,结果是初晶奥氏体具有低的Ms温度,使它含有较高的残余奥氏体。

过共晶超高铬铸铁合金的组织与性能

研究了过共晶超高铬铸铁的组织和热处理工艺对其性能的影响,过共晶超高铬铸铁的铸态组织由初生碳化物M7C3+共晶(M7C3+M23C6)+马氏体+残余奥氏体组成,其中初生碳化物(M7C3)为六方形长秆状。在1050℃淬火的条件下,低温回火时,材料的硬度、冲击韧性的变化不大,回火温度提高到450℃后,材料的硬度显著升高,相应的冲击韧性下降;回火温度继续上升,材料的硬度下降,冲击韧性升高。

高综合性能亚共晶高铬铸铁的烧结制备

以气雾化粉末为原料,采用液相烧结(LPS)制备亚共晶高铬铸铁(HCCIs),系统研究烧结工艺参数对致密化行为、显微组织演变和力学性能的影响规律。研究结果表明,采用LPS可以获得相对致密度达99%以上的制品,但合适的烧结温度范围很窄;XRD分析表明烧结亚共晶高铬铸铁由M7C3型碳化物、马氏体和奥氏体构成;金相分析显示烧结样晶粒细小,碳化物为一次晶杆状,且分布均匀。随烧结温度升高和保温时间延长,晶粒和碳化物均逐步粗化,其中温度的影响更加显著;而强度和冲击韧性则呈现先升高后降低的变化规律。优化的烧结工艺下高铬铸铁的力学性能为:硬度HRC65,抗弯强度1 199 MPa,冲击韧性4.6 J/cm2。并提出了一个烧结高铬铸铁中碳化物形态演变的生长模型。

V和Ti对过共晶高铬铸铁组织和性能的影响

研究了Ti和V对过共晶高铬铸铁(25.0%Cr,3.5%C)显微组织和力学性能的影响。结果表明,V只能细化共晶碳化物;随着Ti含量的增加,初生M_7C_3碳化物和共晶碳化物都具有明显的细化特征。组织中的初生碳化物和共晶碳化物的硬度随着Ti含量增加而增加,冲击韧度有一定提升。高铬铸铁的耐磨性能随着Ti含量的增加而增加。

Nb/Ti对过共晶高铬铸铁组织及性能影响

研究了Nb和Ti对过共晶高铬铸铁显微组织和力学性能的影响。结果表明,Nb既不能细化初生碳化物,也不能细化共晶碳化物;随着Ti含量的增加,初生M_7C_3碳化物和共晶碳化物都具有明显的细化特征。组织中的初生碳化物和共晶碳化物的硬度随着Ti含量增加而增加,冲击韧度变化不大。高铬铸铁的耐磨性能随着Ti含量的增加而增加。

回火工艺对含硼中碳高铬铸铁组织与性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段,观察含硼中碳高铬铸铁在铸态和不同回火温度下的显微组织,并使用洛氏硬度和维氏硬度计测试硬度,研究了含硼中碳高铬铸铁在铸态和不同回火温度下组织和硬度的变化规律。结果表明:含硼中碳高铬铸铁铸态组织由奥氏体、马氏体和M7C3(M=Cr、Fe)组成。经回火处理后,基体中奥氏体数量减少,析出二次碳化物并转变成马氏体。经530℃+500℃二次回火后,洛氏硬度和显微硬度值分别为57.4 HRC和596.7 HV,以显微组织和硬度为评价标准时,此为实验条件下最优。

初生奥氏体形态对高铬铸铁重熔保温过程组织演变的影响

将亚共晶高铬铸铁铸态试样和半固态试样加热至液固温度区间保温,研究了保温过程中初生奥氏体形态和尺寸的演变过程。结果表明,两种试样保温过程中奥氏体晶粒都经历了粗化并趋于球化的发展过程,其粗化是由于溶质原子迁移和晶粒合并所导致。原始奥氏体形态决定其球化速度,含颗粒状奥氏体的半固态试样中奥氏体经历了简短的长大而球化过程。含枝晶状奥氏体的铸态试样中奥氏体先形成网状结构,然后经过复杂的熔断、长大过程,奥氏体球化速度极其缓慢。

高硅铬白口铸铁的成分与组织关系

本研究用高硅进行铬白口铸铁的合金化。研究了硅铬元素含量对白口铸铁组织中碳化物数量、形态,类型的影响。实验发现,随着硅铬含量的增加,碳化物形貌变化由网状→断网状→分散弧立,碳化物的含量也逐渐增加、逐渐细化。材料宏观硬度,基体、碳化物硬度逐渐增加,当含硅量>2.5％、Cr含量>5％时,碳化物由M_3C和M_7C_3组成。

淬火温度对含硼高铬白口铸铁组织和性能的影响

研究淬火温度对不同含硼量高铬白口铸铁组织、力学性能和耐磨性的影响。试验结果表明,随着淬火温度的升高,冲击韧度先降低后升高,并在1 000℃淬火的冲击韧度最低,硬度则表现出了相反的规律。硼含量为0.32%的高铬白口铸铁在1 050℃淬火时综合力学性能最佳,宏观硬度为53.6 HRC,冲击韧度为5.2 J/cm2,相对耐磨性为1.020。

TiCN_(p)增强高铬铸铁复合材料的制备与性能

本工作以TiCN_(p)和20Cr高铬铸铁粉末为原料,采用压制和超固相液相烧结(SLPS)工艺,制备含10%~30%(质量分数,下同)TiCN_(p)的高铬铸铁复合材料,系统研究了增强相含量和烧结温度对复合材料致密化行为、显微组织、物相组成和力学性能的影响规律。研究结果表明,通过真空液相烧结可以制备出相对致密度均达到97.5%以上的各成分复合材料,物相主要由TiCN、Cr_(7)C_(3)碳化物、马氏体和少量奥氏体组成;随着增强相添加量逐步增加,TiCN_(p)沿晶界分布,逐渐形成网状分布结构,而Cr_(7)C_(3)越来越多地在烧结过程中没有熔化的合金基体中析出和粗化;这使得复合材料的硬度线性上升,而抗弯强度和冲击韧性则降低。当TiCN_(p)添加量为30%时复合材料的力学性能可以达到硬度87.8HRA,抗弯强度1304 MPa,冲击韧性2.35 J/cm^(2)。

不同热处理条件下亚共晶高铬铸铁的组织和性能

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪以及力学性能测试等方法,对不同热处理条件下的亚共晶高铬铸铁进行微观结构表征以及性能测试,研究不同热处理条件对亚共晶高铬铸铁组织及性能的影响。亚共晶高铬铸铁的硬度和冲击吸收能量随淬火温度的升高和保温时间的延长先升高后下降,淬火回火后的最大硬度可达到58 HRC,最大冲击吸收能量可达到15 J。

亚临界热处理对复合管高铬铸铁层组织及性能的影响

针对铸态304不锈钢-过共晶高铬铸铁复合管高铬铸铁层硬度不足的问题,采用亚临界热处理来改变复合管过共晶高铬铸铁内层组织及性能。结果表明:亚临界热处理可以有效提升复合管高铬铸铁层硬度,复合管高铬铸铁层的宏观硬度随亚临界热处理温度的升高及保温时间的延长先增加后降低;其中530℃×5 h保温空冷的亚临界热处理使得复合管高铬铸铁层硬度提高最显著,提高了3 HRC左右。复合管高铬铸铁层的室温铸态组织为马氏体、奥氏体、M3C型和M7C3型碳化物;经过亚临界热处理后,析出弥散的M23C6型二次碳化物,降低了奥氏体中含碳量,提高了Ms点,促使奥氏体向马氏体转变。

淬火工艺对Cr26高铬耐磨铸铁组织与硬度的影响

利用光学显微镜、洛氏硬度计等研究了不同淬火工艺对Cr26高铬耐磨铸铁组织与硬度的影响。结果表明:铸态Cr26高铬铸铁组织主要由初生奥氏体和碳化物组成。经980~1060℃不同温度淬火、空冷后,高铬铸铁组织中有大量二次碳化物析出。随着淬火温度的升高,析出的二次碳化物先增加后减少,试样硬度先升高后降低。1020℃淬火试样硬度达到峰值,为65. 7 HRC。1020℃淬火高铬铸铁,经空淬、油淬和水淬不同方式冷却,随着冷却速度的增大,高铬铸铁组织中碳化物颗粒、碳化物比例逐渐增大,硬度逐渐增大,其中水淬高铬铸铁试样硬度最大,达到68. 2 HRC。