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1、本科毕业设计（论文）摘 要高铬铸铁因其优越的性能而受到越来越广泛的重视。高铬铸铁相对合金钢有优良的耐磨性，相对一般白口铸铁有高得多的韧性、强度，同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，加之生产便捷、成本适中，所以被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一。本文就高铬铸铁的铸造及性能进行了比较系统的研究，首先设计高铬铸铁的成分进行铸造，然后利用金相显微镜对试样的组织形态、化学成分、物相组成进行了分析，最后通过硬度测试，冲击实验进行性能检测。结果表明，高铬铸铁的组织主要由基体和碳化物组成，基体的相是主要奥氏体另外还有部分马氏体，而碳化物主要是Cr7C3。高铬铸铁的硬度及耐磨性都比较高。 关键词：高铬铸铁；
2、铸造；耐磨性；摩擦磨损； Abstract Because of its superior performance,high chromium cast iron attracted more and more attention. High chromium cast iron has more excellent wear resistance than alloy steel, relative to the general white cast iron has higher toughness, strength, at the same time, it also has good
3、 resistance to high temperature and corrosion resistance, and convenient production, low cost, and is regarded as the best of contemporary anti abrasion material. In this paper, the properties of high chromium cast iron casting and compares the system, first of all the design of high chrome cast iro
4、n component for casting, then by using optical microscope, scanning electron microscope, on the sample tissue morphology, chemical composition, phase composition are analyzed, finally, hardness test friction and impact test, performance testing. The results show that, the structure of high chromium
5、iron is mainly composed of a base and composition of carbide, matrix phase is the main part of austenite and martensite, and the carbide is Cr7C3.The hardness of high chromium cast iron and the wear resistance is higher. Key words:high chromium cast iron; casting; wear resistance; friction and wear.
6、 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题的目的、意义11.1.1 课题的目的11.1.2 课题的意义11.2 课题背景11.2.1 课题背景11.3 文献综述11.3.1 高铬铸铁11.3.2 组织结构11.3.3 各元素的作用21.3.4 高铬铸铁的性能21.4 本领域存在的问题21.5 高铬铸铁的研究现状2第2章 实验方法32.1 实验材料32.1.1 合金成分32.1.2 造型工艺32.1.3 熔炼与浇注32.2 实验方法32.2.1 热处理32.2.2 测试样的冲击韧度值32.2.3 测试样的洛氏硬度值32.3 断口形貌观察32.4 金相组织观察4第3章 实验结果
7、及讨论53.1 钒对高铬铸铁组织的影响53.1.1 高铬铸铁的铸态组织53.1.2 高铬铸铁的热处理态组织53.1.3 结果分析53.2 断口形貌分析63.3 冲击韧性63.3.1 钒含量对冲击韧性的影响73.3.2 冲击韧性图73.3.3 结果分析73.4 洛氏硬度73.4.1 钒含量对洛氏硬度的影响73.4.2 洛氏硬度图73.4.3 结果分析7结论11致谢12参考文献13不要删除行尾的分节符，此行不会被打印第 26 页佳木斯大学本科毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 课题的目的、意义高铬铸铁是本世纪三十年代发展起来的一种新型耐磨材料，因含有较高的铬，因此它具有较高的硬度和较小的硬度梯度、
8、高的耐磨性、高的回火稳定性和抗腐蚀性。目前已广泛应用于冶金、建材和电力等行业，并取得了显著的效果，在矿山行业也显示了诱人的应用前景。所以提高高铬铸铁的硬度和冲击韧性一直是各位学者的工作方向。 1.1.1 课题的目的本课题根据钒能改变共晶碳化物的类型、改善碳化物形态，从而使铸铁韧性及耐磨性提高为依据，设计和制订了热处理工艺。为使高铬铸铁具有优越的性能，研究热处理工艺与成分、冷却速度与组织、硬度和冲击韧性之间的关系，并在理论上给予一定的分析。 1.1.2 课题的意义高铬铸铁在磨损场合具有重要的优越性，已经在国民经济的各个行业中得到了重要的应用。这主要是因为高铬铸铁在经过适当的热处理工艺和合金变质处
9、理以后获得强韧的基体组织和高硬度的M7C3碳化物（HV=13001800）.国内外许多单位开始选用高铬铸铁作为建筑机械搅拌机衬板材质。但高铬铸铁属于脆性材料，韧性较差。因此如何获得高硬度的M7C3碳化物并使高铬铸铁的硬度和韧性达到良好的配合，提高耐磨性，一直是国内外研究的主要课题。本课题主要研究在控制高铬铸铁基本成分的基础上，通过加入不同量的钒元素，经适当的热处理工艺后，高铬铸铁中碳化物的形态、数量、分布硬度以及耐磨性能与组织结构之间的关系。 1.2 课题背景1.2.1 课题背景高铬铸铁是继普通白口铸铁镍硬铸铁发展起来的第三代耐磨材料。由于高铬铸铁自身组织的特点，使得高铬铸铁比普通铸铁具有高得
10、多的韧性、高温强度、耐热性和耐磨性等性能。高铬铸铁已被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料，并日益得到广泛应用。高铬铸铁的良好的耐磨性主要取决于其基体组织和碳化物的类型及分布特点。高铬铸铁是以Fe，Cr，C 为基本成分的多元合金。刚凝固下来的高铬铸铁中基体是奥氏体，这种奥氏体在加热至较高的温度下才是稳定的， 而且被C、Cr 等元素所饱和。当温度降低时， 奥氏体将发生转变。通常条件下，高铬铸铁呈现以奥氏体为主的多相组织，这种组织的铸铁在高温下使用，更能发挥材质本身的潜能。高铬铸铁是含铬量在12%-28%之间的铬系白口铸铁， 由于铬的大量加入使得白口铁中的M3C 型碳化物变成M7C3 型碳化物。这种合金
11、碳化物很硬，赋予了高铬铸铁良好的耐磨性。另一方面，在凝固过程中M7C3 型碳化物呈杆状孤立分布，使得高铬铸铁的韧性有了一定程度的改善。1.3 文献综述1.3.1 高铬铸铁高铬白口抗磨铸铁（以下简称高铬铸铁）是一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料。它以比合金钢高得多的耐磨性，和比一般白口铸铁高得多的韧性、强度，同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，加之生产便捷、成本适中，而被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一。 高铬铸铁属金属耐磨材料、抗磨铸铁类铬系抗磨 铸铁的一个重要分支，是继普通白口铸铁、镍硬铸铁而发展起来的第三代白口铸铁。早在1917年就出现了第一个高铬铸铁专利。高铬铸铁一般泛指含Cr量在
12、11-30%之间，含C量在2.0-3.6%之间的合金白口铸铁。我国抗磨白口铸铁国家标准（GB/T8623）规定了高铬白口铸铁的牌号、成分、硬度及热处理工艺和使用特性。其典型成分及工艺如下表：表1-1 高铬铸铁的牌号及化学成分（GB/T 8623）%6牌号 CMnSiNiCrMoCuPSKmTBCr122.0-3.32.01.5 2.5 11.0-14.03.0 1.2 0.10 0.06 KmTBCr15Mo2.0-3.32.01.2 2.5 11.0-18.03.0 1.2 0.10 0.06 KmTBCr20Mo2.0-3.32.01.2 2.5 18.0-23.03.0 1.2 0.10
13、 0.06 KmTBCr262.0-3.32.01.2 2.5 23.0-30.03.0 1.2 0.10 0.06 表1-2高铬铸铁的硬度（GB/T 8623）牌号 铸态或去应力处理 硬化态或硬化态去应力处理 软化退化态 HRCHBWHRCHBWHRCHBWKmTBCr12464505660041 400 KmTBCr15Mo464505865041 400 KmTBCr20Mo464505865041 400 KmTBCr26464505660041 400 表1-3 高铬铸铁件热处理规范（GB/T 8623）7 牌号 软化退火处理 硬化处理 去应力处理 KmTBCr12920-960C保
14、温1-8h,缓冷至700-750C保温4-8h,冷至600C以下出炉空冷或炉冷 920-980C保温2-6h，出炉空冷 200-300C保温2-8h，出炉空冷或炉冷 KmTBCr15Mo920-960C保温1-8h,缓冷至700-750C保温4-8h,缓冷至600C以下出炉空冷或炉冷 920-980C保温2-6h，出炉空冷 200-300C保温2-8h，出炉空冷或炉冷 KmTBCr20Mo960-1000C保温1-8h,缓冷至700-750C保温4-10h,缓冷至600C以下出炉空冷或炉冷 960-1020C保温2-6h，出炉空冷 200-300C保温2-8h，出炉空冷或炉冷 KmTBCr26960-1060C保温2-6h，出炉空冷 美国高铬铸铁执行标准为ASTMA532M，英国为BS4844，德国为DIN1695，法国为NFA32401。俄罗斯在前苏联时期曾研制了12-15%Cr、3-5.5%Mn，壁厚达200mm的球磨机衬板，现执行OCT7769标准8。特别值得一提的是在近一个世纪里，曾为抗磨白口铸铁做出了卓越贡献的美国克莱梅克斯（Climax）钼业公司。1928年该公司首先发明了镍硬铸铁，把抗磨铸铁科技推向了一个空前高度。19
