热处理对高铬铸铁组织与耐磨性的影响

　　高铬铸铁显微组织中存在高硬度共晶型碳化物，具有较高的耐磨性。长期以来，高铬白口铸铁在矿山、冶金、建材和化工等行业得到广泛应用[1-2]。目前高铬白口铸铁大多数都是在铸态下使用，使用过程中常出现碳化物脱落导致工件不耐磨现象[3-4]。本文研究的目的就是通过热处理工艺来改变高铬铸铁的铸态组织，通过强韧合理配合的组织来提高高铬铸铁的耐磨性能。

　　1 试验材料与方法

　　从高铬铸铁铸件中截取10mm×10mm×10mm试样，化学成分见表1。铸态组织见图1，组织中有较多的初生碳化物。

　　试样的加热在KRL-15-WZ型高温热处理炉中进行，采用50% KNO3+ 50%NaNO3混合盐等温处理。

　　高铬铸铁1000℃及1050℃奥氏体化处理后，再在240℃及280℃硝盐中等温1.5h空冷。用D/max-2500PC 型 XRD衍射仪测定物相，用GX60-DS定量金相分析软件对显微组织中的碳化物进行体积分数计算。微区硬度的测定在HV-1000型显微硬度计上进行，载荷砝码100g，保载时间15s。磨损试验在ML-23型橡胶轮式磨损试验机上进行，试样尺寸55mm×26mm×6mm，磨料为55～70目的石英砂，试验载荷砝码450g，磨损时间1h，在精度为0.0001g光电天平上称量，测量磨损量。

　　2 试验结果与分析

　　2.1 奥氏体化温度对显微组织的影响

　　奥氏体化温度主要影响碳化物的溶解，图2是试样分别在900、950、1000 及 1050℃加热，保温0.5h空冷后的显微组织。由于高铬铸铁的淬透性很高，空冷后组织由初生碳化物( 大块) 、共晶碳化物、马氏体及残留奥氏体(黑色区域)构成。随着奥氏体化温度的提高，碳化物的溶解明显增加，初生碳化物通过部分溶解尖角变圆，尺寸明显减小。随温度增加，初生碳化物尺寸变小，晶粒细化，残留奥氏体和马氏体增加。1050℃下组织最好，所以选择1050℃处理后的高铬铸铁进行XRD试验。

　　X射线衍射结构分析证明，碳化物为 M7C3型(见图3)。定量金相分析结果表明，随奥氏体化温度升高，碳化物体积分数逐渐减小，奥氏体化温度为1050℃时，碳化物体积分数约为21%(见图4)。大块状的碳化物在使用过程中，由于基体组织的夹持作用不够，很容易脱落，导致材料耐磨性降低，因此，选择碳化物体积分数较小的奥氏体化温度作为等温处理的加热温度，即1000及1050℃。

　　2.2 等温温度对显微组织的影响

　　图5为高铬铸铁1000 ℃及1050℃奥氏体化处理后，再在240℃及280℃硝盐中等温1.5h空冷后的显微组织。可以看出，奥氏体化温度越高，奥氏体中碳含量及铬含量越高，从而导致残留奥氏体量增加，但等温过程中在残留奥氏体和马氏体基体上析出的二次碳化物也会增加。残留奥氏体对细小弥散分布的二次碳化物有很好的夹持作用，这样的组织可实现强韧合理的配合。在奥氏体化温度相同条件下，等温温度越高，二次碳化物更细小。