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根据工作条件的不同,耐磨铸铁分为减磨铸铁和抗磨铸铁。
1.减磨铸铁
减磨铸铁是在有润滑、受粘着磨损的条件下工作的耐磨铸铁,其组织为软基体上嵌有硬的强化相。软基体在磨损后形成的沟槽能贮仔润滑油,工作时可形成油膜,而硬的强化相可承受摩擦。一般,珠光体灰铸铁即可满足这一要求,铁素体为软基体,渗碳体为强化相,片状石墨具有润滑作用,脱落后凹坑也可贮油。为进一步提高珠光体灰铸铁的耐磨性,通常将磷的含量提高到0.4%~0.6%,得到高磷铸铁,可与珠光体或铁素体形成高硬度的共晶组织,能显著提高铸铁的耐磨性。由于普通高磷铸铁的强度和韧性较差,故向其中加入Cr、Mo、W、Cu、Ti、V等合金元素,形成分金高磷铸铁,如磷铜钛铸铁、磷钒钛铸铁、铬钼铜铸铁、稀土磷铸铁等,这类铸铁具有良好的润滑性及抗咬合、抗擦伤的能力,可广泛用于制造要求具有高耐磨性的机床导轨、活塞环、汽缸套、滑动轴承和凸轮轴等材料。
2.抗磨铸铁
抗磨铸铁是在无润滑的干摩擦,及磨粒磨损条件下工作的耐磨铸铁。这类铸铁不仅受到严重的磨损,而且承受较大负荷,如何获得高而均匀的硬度址是提高其耐磨性的关键。白口铸铁就属于这类耐磨铸铁,但白口铸铁脆性较大,不能承受冲击载荷,因此,向白口铸铁中加入Cr、B、Mo、Cu、V等合金元素,形成合金白口铸铁;加Cr、Ni、B提高淬透性,形成马氏体合金白口铸铁;将铁液注入金属模,形成激冷铸铁,获得组织为马氏体、碳化物和球状石墨的中锰合金球畏铸铁,具有良好的抗磨性和一点的冲击韧性。
常用的减摩铸铁:
普通灰铁、球铁即是,例如 机床、活塞环
(一)含磷铸铁
原理:二元、三元磷共晶断续网状分布(硬质点)提高耐磨性,一般含磷0.4-0.7%。
特点:流动性好,提高30-50% 铸造应力大(P降低导热性、磷共晶膨胀、磷共晶与基体导热系数不同)
应用:机床导轨、气缸套、摩阻零件(刹车瓦)
(二)钒钛铸铁
成分: V: 0.3-0.5%, Ti:0.15-0.35%
原理:V、Ti与C、N形成化合物硬质点细化晶粒(P、G)F少
应用:机床导轨、活塞环、缸套(加Cu、B)
(三)硼铸铁
成分:0.03-0.08%
原理:形成硼碳化物,偏析在晶界网状分布,含磷时,形成磷硼碳化物,硬度更高(B阻遏石墨化)
应用:气缸套、活塞环
(2)抗磨铸铁
我国试制成功一种具有较好冲击韧性和强度的中猛球墨铸铁,即在稀土镁球墨铸铁中加入5%~9.5%的锰,含硅量控制在3.3%~5.0%范围内,经球化和孕育处理,适当控制冷却速度,使铸铁在浇铸后得到马氏体与大量残余奥氏体加碳化物与球状石墨的组织,具有高耐磨性。
常用的抗磨铸铁:
(一)普通白口铁
1、成分:高C低Si,Si<1%,Mn<1%, 一般不含或少量的合金元素
2、组织:P+Fe3C Ld¡3、性能:脆性大、耐磨性差
4、应用:铧犁,磨粉机的磨片导板
(二)镍硬白口铁
1、成分:在普通白口铁中加入一定量的镍4-6%,铬2-8%
2、组织:M+A
3、
4、应用:轧辊,球磨机,轧制泵
镍短缺昂贵元素,尽量少用,我国少用。
铸铁具有良好的耐磨性能,虽然它的力学性能比钢差,脆性较大,容易碎裂,但在相同条件下比钢的成本低。若采取相应的设计和工艺处理,在一定条件下也能满足不同的要求,故较为广泛用作摩擦副的耐磨材料。尤其是当摩擦副既要求耐磨性高,又要有好的减摩性时,往往采用铸铁比采用钢更为有利,如机床导轨、活塞环、汽缸套等零件主要采用耐磨铸铁制造。
在磨粒磨损条件下工作的铸铁,应具有高而均匀的硬度j白口铸铁就属于这类铸铁。但由于白口铸铁脆性较大,不能承受冲击载荷,因此在生产上常采用激冷的办法来获得冷硬铸铁,即用金属型铸造铸件的耐磨表而,其他部位则采用砂型铸造。同时调整铁水的化学成分,采用高碳低硅,这样既可保证白口层的深度,又可保证其心部仍为灰口铸铁组织。用激冷方法制造耐磨铸铁,已广泛应用于轧辊和车轮等的铸造生产中。
在润滑条件下工作的耐磨铸件,要求在软的基体上牢固地嵌有硬的组织组成物。当软摹体磨损后形成沟槽,可保持油膜。珠光体灰口铸铁基本上能满足这种要求,其组织中铁素体为软基体,渗碳体为硬组分,同时石墨片也起储油和润滑作用。高磷铸铁由于含有高硬度的磷共晶体,具有较高的耐磨性。在此基础上,如果加入Cr、Mo、W、Cu等合金元素,可以改善组织性能‘,提高基体的强度和韧性,从而使铸铁的耐磨性等得到更大的提高。
除了高磷铸铁以外,钒钛耐磨铸铁、铬钼铜耐磨铸铁和硼耐磨铸铁等也都具有优良的耐磨性能。
分为两类:一种是在润滑条件下工作; 另一种使在无润滑的干摩擦条件下工作。 灰铸铁摩擦因数小、磨损量低,不损害对方偶件,在润滑条件下工作。例如在灰铸铁的基础上提高磷含量,使其...
耐磨铸铁的组织具有均匀的高硬度。普通白口铸铁就是一种抗磨性高的铸铁,但其脆性大,因此常加入适量的Cu、Cr、Mo、W、Ni、Mn等合金元素,增加其韧性,并具有更高的硬度和耐磨性。
抗磨球墨铸铁 KmTQMn6 冷硬铸铁 LTCrMoR 耐腐铸铁 STSi15R 耐腐球墨铸铁 STQS15Si5 耐热铸铁 RTCr2 耐热球墨铸铁 RTQA16 牌号中的常规碳、硅、锰、磷元素,一...
耐磨铸铁分为减磨铸铁和抗磨铸铁两类。前者是在有润滑剂,受粘着磨损条件下工作的,如机床导轨和拖板,发动机的缸套和活塞,各种滑块等。后者是在无润滑剂、受磨料磨损条件下工作,如轧辊、犁铧球磨机磨球等。
(1)减磨铸铁
减磨铸铁的组织应是软基体上分布有坚硬的相。软基体在磨损后形成的沟槽可保持油膜,有利于润滑,而坚硬相可承受摩擦。
细片状珠光体为基的灰铸铁基本上能满足这样的要求。其中铁素体基体为软基体,渗碳体为坚硬相,同时石墨还有储油和润滑的作用。为了进一步提高珠光体灰铸铁的耐磨性,可加入适量的Cu、Cr、Mo、P、V、Ti等合金元素。
常用的合金减磨铸铁有高磷铸铁,它含有0.4%~0.7%的磷。P在主体中能形成各种Fe3P共晶的坚硬骨架,使铸铁的耐磨性提高。另一种减磨铸铁是磷铜钛铸铁,这种铸铁中,磷的作用同高磷铸铁,铜能促进第一阶段石墨化并能细化珠光体,钛能促进石墨化,并可形成高硬度的TiC。含高磷的铬钼铜铸铁也是一种有价值的减磨铸铁。
(1)激冷铸铁
白口铸铁具有均匀的高硬度,耐磨性很高,但由于脆性较大,一般仅适用于制造犁铧等承受冲击载荷不大的耐磨铸铁件。因此,生产中常在灰口铸铁的基础上适当降低硅的含量、加入适量的镍、铬等元素,并采用“激冷”的法得到冷硬铸铁,即需要获得白口组织的表面采用金属型,其他部位采用砂型铸造。激冷处理后表面为白口组织,而心部为灰铸铁组织,铸件既有较高的耐磨性。又能承受一定的冲击载荷。激冷铸铁的牌号用“I,T”表示,如LTCrMoR等,主要用于轧辊、车轮等铸铁件的制造。
(2)抗磨白口铸铁
在白口铸铁的基础上加入较高含量的铬和一定量的钼、镍、铜等元素。热处理后,组织中除马氏体外,还有大量的残余奥氏体和
(3)中锰耐磨铸铁
在稀土镁球墨铸铁的基础上,将锰含量提高到
为了进一步提高耐磨铸铁的使用性能,我们可以采用热处理的方法。耐磨铸铁根据其含有的元素不同,热处理的方法也不相同,得到的组织也不相同:
(1)含硼耐磨铸铁淬火温度为850-910℃,回火温度以290℃为最佳,淬火-回火后的组织为球状石墨,马氏体,硼碳化物及残余奥氏体。
(2)高铬白口铸铁淬火过程中,加热速率一般在100℃/h 与200℃/h 之间,奥氏体化温度在850-1100℃,奥氏体化时间=2h 1/2h/模数(厘米),通过合理控制冷却速度可得到贝氏体、奥氏体和屈氏体等基体组织,但只有金属型铸造屈氏体高铬铸铁具有性能稳定、成本低廉的特点,具有较强的实用性。
(3)镍硬白口铸铁根据含镍量的不同硬化处理的保温温度有很大的差异。
(4)激冷铸铁的热处理工艺仅仅是低温退火,具体的规范为在热处理炉内以20-30℃/h 的升温速度升温将工件加热到500-550℃,保温2-3h,消除铸铁的内应力,获得稳定的组织,炉冷至300℃以下出炉空冷校直。
(5)稀土变质铸铁经变质处理和950 ℃×2h 正火处理后性能优越。
热处理对耐磨铸铁性能的影响:
热处理对和冲击韧性都有影响。同一回火温度条件下,硬度随奥氏体化温度升高而降低, 冲击韧性随奥氏体化温度升高而增加。同一淬火温度下,硬度随回火温度的增加而略有降低, 在210~ 290℃内,冲击韧性随回火温度升高而增加, 但在330℃回火时, 冲击韧在同一回火温度下, 随奥氏体化温度升高,碳化物分解速度加快, 碳化物数量减少, 淬火后碳化物形态也变为断网状和块状,组织中残余奥氏体量也增多。热处理与磨耗量也有密切的关系,随奥氏体化温度升高,磨损量增多, 即耐磨性下降。随奥氏体化温度升高,碳化物数量减少, 硬度下降,这也正是耐磨性下降的主要原因。
高铬锰耐磨铸铁在渣浆泵上的开发应用
以高铬铸铁为基础,开发了一种高耐磨低成本高铬锰耐磨铸铁,并用于渣浆泵过流件的制造。实际使用证明,经济效益显著,具有推广应用价值。
高铬锰耐磨铸铁复合锤头的研究
研制了一种新型复合锤头磨损部分用铸态高铬锰耐磨铸铁,锤柄用普通低碳钢。这种高铬锰铸铁是用锰取代高铬钼铸铁中的钼,生产成本低,高铬锰铸铁耐磨性比高锰钢提高2倍,与高铬钼耐磨性相当,该材料具有广泛的应用前景和推广价值。
本标准规定了耐磨耐热铸铁件(以下简称铸件)的术语和定义、牌号、技术要求、试验方法、检验规则,以及标志、贮存、包装和运输等。 本标准适用于冶金、建材、电力、建筑、化工和机械等行业冲击较小的高温磨料磨损工况易损零部件。其他行业的耐磨耐热铸铁件可参照执行。2100433B
本标准规定了耐磨耐蚀铸铁件(以下简称铸件)的术语和定义、牌号、技术要求、试验方法、检验规则,以及标志、贮存、包装和运输等。 本标准适用于冶金、建材、电力、建筑、交通、石油、化工和机械等行业的以磨料磨损为主的湿态腐蚀磨料磨损工况易磨蚀零部件,例如管道、渣浆泵过流件、混凝土泵分配阀过流件、沥青摊铺机螺旋叶片、混凝土搅拌机衬板和叶片、湿磨筒式磨机磨球和磨段等,其他类型的耐磨耐蚀铸铁件也可参照执行。2100433B
暨南大学、江西铜业集团(德兴)铸造有限公司、鞍山矿山耐磨材料有限公司、浙江裕融实业有限公司、宁国市开源电力耐磨材料有限公司、临沂天阔铸造有限公司、鞍山市东泰耐磨材料有限公司、安徽新宁装备股份有限公司、安徽省机械科学研究所、暨南大学韶关研究院。