亚共晶高铬白口铸铁不抗磨的原因子澍1,郭海波2(1.北京工业大学材料科学与工程学院,北京100022;2.北京北瀛铸造有限公司,北京102600)摘要: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。关键词:高铬白口铸铁;初晶奥式体;亚共晶高铬铸铁的显微组织中图分类号:TG252文献标识码:A文章编号:1003-8345(2007)05-0050-05OntheReasonCausingPoorWearResistanceofHypoeutecticHigh-CrWhiteCastIronZIShu1,GUOHai-bo2(1.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,BeijingPolytechnicUniversity,Beijing100022,China;2.BeiyingFoundryCo.Ltd.,Beijing102600,China)Abstract:Thehypoeutectichigh-Crwhitecastiron(WCI)containsproeutecticaustenitedendrite,whichappearstobenotgoodprotectedbyitshardcarbidecomponent.TheweargroovesatthesurfaceofthehypoeutecticWCIspecimensappeardeeperandlonger.Duringheatingup,as-castproeutecticaustenitedendritecontainssupersaturationcarbonandchromium,whichwillprecipitateoutintheformofcarbide.Inordertoreachtheequilibriumcontentsofw(C)andw(Cr),thecarbideprecipitationbywayofdiffusionisnecessary.However,thediffusionandprecipitationofelementsisveryslowintheproeutecticaustenitedendrite.Thereforetheircontentswillbefarfromtheequilibriumvaluesafterthenormalholdingtimeattheaustenitizingtemperature.Asaresult,theproeutecticaustenitestillexhibitalowerMstemperatureleadingtorelativelyhighercontentofresidualaustenite.Keywords:high-CrwhitecastIron;proeutecticaustenite;microstructureofhypoeutectichigh-CrWCI.近年来,通过大量实践,国内外一些专家提出,在许多磨料磨损工况条件下(如低应力磨料磨损,高应力磨料磨损),高铬白口铸铁应选择共晶成分(或稍过共晶成分)[1～3],这时高铬白口铸铁很抗磨。显然,专家们不推荐选择亚共晶高铬白口铸铁。那么,亚共晶高铬白口铸铁存在什么问题呢?笔者将就此问题进行分析。碳当量CE为:CE=w(C)+0.05[w(Cr)]+0.33[w(Si)]当CE=4.3%时,为共晶成分。(2)根据杠杆定律,共晶点左移后,共晶组织中碳化物数量要减少。根据文献[2],w(Cr)为15%的高铬铸铁的共晶组织中γ共晶占74%左右,共晶碳化物M7C3占25%～26%。如果是亚共晶高铬铸铁,其显微组织是γ初晶+γ共晶+M7C3型碳化物共晶,由于出现初晶奥氏体,其碳化物百分数太少,所以不抗磨(以上指出的是碳化物质量百分数,下面给出的是体积百分数。当碳化物质量百分数占1%时,则体积百分数占1.1%)。表1给出了亚共晶、共晶和过共晶三种高铬铸铁在干式橡胶轮和销-桶式磨损装置上进行磨损试验的试验结果[3]。图1是销—桶磨损试验装置图[4]。圆桶直径碳化物数量少铸铁中加入Cr后,会使共晶点左移。此时的共晶点w(C共晶)量可用下式计算:1w(C共晶)=4.3-0.05[w(Cr)]-0.33[w(Si)](1)收稿日期:2007-07-29修定日期:2007-08-09作者简介:子澍(1937.3-),男,教授,主要从事合金强韧化方面的研究工作。50现代铸铁2007/5移动齿轮箱电动机砝码卡盘圆销试样驱动链转动圆筒图1销-桶磨损试验装置[4]Fig.1Pin-on-drumweartestdevice[4]砂斗出砂喷嘴应变计测速仪回转中心砝码试样计速器橡胶衬轮图2干式橡胶轮磨损试验装置简图[4]Fig.2SchematicrepresentationofDSRWweartester[4]SpecialCastIrons特种铸铁为0.51m,长0.61m,上覆以石榴石砂布(1360HV),石榴石粒度为150目(150μm)。它低速度旋转时,使表面砂布产生2.7m/min的速度。试验用圆销尺寸为直径0.635cm,长2.5cm。圆销试样固定在卡盘上,卡盘轴上施加66.7N的砝码,产生压力为211N/cm2。圆销每分钟旋转17转,并能沿圆桶长度方向移动,磨损率按圆销在石榴石砂布上摩...