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　　優(yōu)質(zhì)高鉻白口鑄鐵常被用于制作承受磨料沖刷、小能量沖擊、冷—熱交變應(yīng)力作用、在具有一定酸堿度腐蝕介質(zhì)和高溫下服役使用的鑄件。因此，在提高硬度的前提下，減少鑄件的內(nèi)應(yīng)力無(wú)疑對(duì)延長(zhǎng)使用壽命和提高使用效率有利。近年來(lái)，隨著分級(jí)復(fù)合變質(zhì)和其它冶金處理技術(shù)的日趨完善和發(fā)展，人們?cè)诜治鰝鹘y(tǒng)制造工藝對(duì)組織和內(nèi)應(yīng)力形成的機(jī)制上，試驗(yàn)開(kāi)發(fā)一種運(yùn)用現(xiàn)代冶金處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)鑄態(tài)組織：即馬氏體+適量殘余奧氏體+M7C3，+MC；亞溫處理后組織：馬氏體+少量殘余奧氏體+M7C3，+MC。本文就生產(chǎn)以馬氏體為基體的優(yōu)質(zhì)高鉻白口鑄鐵新工藝為例，對(duì)此加以介紹。

　　1 冶金處理技術(shù)

　　冶金處理技術(shù)對(duì)優(yōu)質(zhì)高鉻白口鑄鐵的改性作用受制于在處理過(guò)程中所應(yīng)具備的相關(guān)的動(dòng)力學(xué)條件，其中包括溫度和成分濃度條件。實(shí)踐也證明，這兩個(gè)條件對(duì)提高高鉻白口鑄鐵的使用壽命至關(guān)重要。高鉻白口鑄鐵的冶煉溫度以1520-1580℃、處理溫度1440—1480℃、澆注溫度1380-1420 ℃為宜；碳量應(yīng)控制在2．4％-3．0％范圍內(nèi)。

　　1．1變質(zhì)處理

　　變質(zhì)處理的作用主要是改善碳化物形態(tài)；減少夾雜、凈化鐵液；細(xì)化晶粒；穩(wěn)定合金元素。

　　優(yōu)質(zhì)高鉻白口鑄鐵采用Re—A1—Bi—Mg復(fù)合變質(zhì)劑對(duì)鐵液實(shí)施分級(jí)復(fù)合變質(zhì)，這包括：

　?。?）將稀土和稀土變質(zhì)劑分別于爐內(nèi)、爐外進(jìn)行處理，這樣既能細(xì)化初晶奧氏體，也能控制鐵液凝固過(guò)程的結(jié)晶。

　?。?）將變質(zhì)劑按組分元素在鐵液中異質(zhì)形核生核能的大小，分別溶人鐵液，從而不僅有效地脫硫、脫氧、去氣和凈化了鐵液，而且顯著增強(qiáng)了變
質(zhì)組織的抗“衰退”能力”。

　　例如，分級(jí)變質(zhì)工藝是出液前向爐內(nèi)加入0．06％—0．10％的鈦鐵和0．3％-0．4％的1號(hào)稀土硅鐵合金，出鐵液前將0．08％-0．12％Si20A150Fe+0．04％-0．08％Mg合金投入鐵液包，出鐵液時(shí)隨流加入0．05％-0．10％Bi，轉(zhuǎn)包時(shí)在包中加入0．6％-1．0％的1#稀土硅鐵合金或在瞬時(shí)隨流澆注時(shí)加入0．04％—0．08％的Ce-RE。

　　1．2 孕育處理

　　孕育處理的作用主要是改變、細(xì)化和穩(wěn)定碳化物形態(tài)；細(xì)化晶粒；增強(qiáng)厚大鑄件斷面組織、性能的一致性。

　　優(yōu)質(zhì)高鉻白口鑄鐵采用V渣—Ti—Zn復(fù)合孕育劑對(duì)鐵液實(shí)施分級(jí)復(fù)合孕育。這主要包括：

　　(1)將V潦和V渣復(fù)合孕育劑分別于爐內(nèi)、爐外進(jìn)行處理，這樣既能細(xì)化初晶奧氏體且能使水韌處理后的V元素固溶于奧氏體，起到固溶強(qiáng)化作用外，也能控制金屬液凝固過(guò)程的碳化物異質(zhì)形核的程度。

　　(2)將孕育劑按組分元素在金屬液中異質(zhì)形核生核能的大小，分別溶人金屬液，從而增強(qiáng)孕育組織的抗“衰退”能力。

　　例如，出鐵液前向爐內(nèi)加入1％-1．5％Va，出鐵液時(shí)隨流加入0．1％-0．15％鈦鐵。

　　1．3微合金化處理

　　微合金化處理的主要作用是實(shí)現(xiàn)鑄態(tài)基體組織期望；形成MC型碳化物。

　　(1)V、Mo、Ni或Cu、Mn元素的適當(dāng)搭配可使鑄件在基體鑄態(tài)下穩(wěn)定地獲得細(xì)片狀馬氏體+適量奧氏體，并在隨后的亞溫處理過(guò)程發(fā)生部分A~---*M轉(zhuǎn)變，基體得到二次硬化；彌散細(xì)小的二次滲碳體分布于基體內(nèi)。

　　(2)添加微量V、Ti、W、Nb等元素，一則形成更高硬度的MC型碳化物，二則由于此類(lèi)MC型碳化物熔點(diǎn)高，在凝固初期就彌散形核細(xì)化了共晶組織，隨凝固時(shí)間的延續(xù)，晶粒數(shù)不斷增加，液膜逐漸減少，變形減小，塑性增強(qiáng)，熱裂敏感性也顯著減小。

　　合金元素可在預(yù)脫氧后加入爐內(nèi)，亦可安排在爐前進(jìn)行處理。在Cr元素為12％-20％的質(zhì)量百分比濃度的條件下，其微合金元素加入量Ti—V渣如前述：Mo為1．5％-2．5％；Mn為1．5％-3％；Cu為1．5％-2．0％；Nb為0．07％～0．10％。

　　2 性能對(duì)比與機(jī)理分析

　　2．1 性能對(duì)比

　　高鉻白口鑄鐵經(jīng)過(guò)上述冶金處理后，基體體積和各方面狀態(tài)均發(fā)生了較大的變化。主要表現(xiàn)在：

　　(1)晶粒度由傳統(tǒng)高鉻白口鑄鐵的2-3級(jí)，提升到4級(jí)；
　　(2)夾雜物不但在數(shù)量上有較大的減少而且形態(tài)上也出現(xiàn)了球狀變化；
　　(3)鑄態(tài)組織避免和消除了網(wǎng)狀碳化物，基體為細(xì)片狀馬氏體;
　　(4)處理后力學(xué)性能和使用性能大幅度提高。

　　2．2 機(jī)理分析

　　在合適的溫度，合適的鐵液基本成分的條件下，新工藝除了使變質(zhì)處理、孕育處理、微合金化處理充分發(fā)揮各自的冶金處理作用外，還彼此互融，體現(xiàn)了三位一體、互為作用的效果。例如：

　　(1)隨著合金元素的溶人改變了碳在奧氏體中的擴(kuò)散系數(shù)，在凝固過(guò)程連續(xù)冷卻條件下，擴(kuò)散速度減小就意味著碳的析出量的減少；
　　(2)由良好的孕育效果形成的一定量的異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn)將導(dǎo)致奧氏體脫溶的碳原子和因鐵液中濃度是起伏出現(xiàn)的碳原子集團(tuán)優(yōu)先向其擴(kuò)散，從而使碳化物轉(zhuǎn)向以異質(zhì)形核為主的結(jié)晶方式；
　　(3)稀土等