高铬铸铁(通常指含铬量 12%-30%、含碳量 2%-4% 的铸铁)的优异耐磨性核心来源于其基体中均匀分布的
M?C?型碳化物(硬度可达 HV1300-1800,远高于多数磨料硬度),但铸态下其组织常存在粗大碳化物、残余奥氏体及内应力,导致韧性不足或耐磨性未充分发挥。通过热处理可优化组织形态、调整基体类型,在保证一定韧性的前提下最大化耐磨性。以下是常见的高铬铸铁热处理强化方法,按工艺目的和应用场景分类说明:
此类工艺的核心是改善铸态组织的 “先天不足”,为后续强化奠定基础,主要包括退火处理。
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工艺参数:加热温度 550-650℃,保温时间 2-6h(根据铸件厚度调整),随炉缓冷至 200℃以下出炉空冷。
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目的:
消除铸件在凝固过程中因温度梯度产生的铸造内应力,避免后续加工或使用中开裂;同时轻微改善基体塑性,不显著改变碳化物形态和硬度。
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适用场景:高铬铸铁铸件(如破碎机颚板、衬板)铸造后、机械加工前的预处理,或对硬度要求不高但需避免开裂的工况。
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工艺参数:加热温度 850-950℃(高于 Ac?,低于奥氏体化温度),保温 3-8h,随炉缓慢冷却(冷却速度≤50℃/h)至 600℃以下空冷。
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目的:
使铸态下的粗大碳化物轻微球化或细化,减少碳化物对基体的割裂作用;同时将部分马氏体 / 贝氏体基体转变为珠光体 + 铁素体,降低硬度(通常降至 HB250-350),便于后续机械加工(如钻孔、铣削)。
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注意事项:此工艺会暂时降低耐磨性,需配合后续强化处理(如淬火 + 回火)恢复或提升硬度。
此类工艺是高铬铸铁 “耐磨性最大化” 的核心,通过奥氏体化 + 淬火 + 回火的组合,将基体转变为高硬度的马氏体或贝氏体,同时抑制残余奥氏体,平衡硬韧性。
这是最常用的高铬铸铁强化方法,适用于磨料磨损剧烈、对硬度要求极高的场景(如破碎机锤头、输送管道内衬)。
当工况同时存在磨料磨损和中等冲击载荷(如装载机铲斗、颚式破碎机衬板)时,马氏体基体韧性不足易开裂,此时采用贝氏体等温淬火,在保证较高硬度的同时提升韧性。
仅用于对尺寸稳定性要求极高的高铬铸铁件(如精密耐磨模具),工艺为:
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回火温度 300-400℃,保温 2-4h,空冷;
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目的:进一步减少残余奥氏体(降至 5% 以下),确保尺寸长期稳定,但会导致硬度下降至 HRC50-55,耐磨性相应降低,需谨慎使用。
部分高铬铸铁(如高碳高铬铸铁,C≥3.5%)铸态下易形成网状或块状粗大碳化物,割裂基体,降低耐磨性和韧性。可通过 “高温固溶 + 快速冷却” 细化碳化物:
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工艺:加热至 1100-1150℃(超奥氏体化温度),保温 4-6h,使粗大碳化物部分溶解,随后快速冷却(风冷),析出细小的 M?C?碳化物;再配合常规淬火 + 回火,最终碳化物尺寸可从铸态的 5-10μm 降至 2-3μm,耐磨性提升 15%-20%。
对于部分区域需高硬度(耐磨)、部分区域需高韧性(抗冲击)的铸件(如破碎机转子锤盘),可采用局部感应加热淬火:
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仅对耐磨工作面(如锤盘边缘)进行感应加热(900-1000℃),快速喷水冷却至马氏体态,非工作面保持退火态(HB250-300),实现 “局部强化、整体抗冲击” 的效果。
高铬铸铁的热处理强化核心是 “
优化碳化物形态 + 调整基体类型”:
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追求极致耐磨性:优先选择马氏体淬火 + 低温回火;
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兼顾耐磨与抗冲击:选择贝氏体等温淬火;
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需加工或消除应力:先进行退火处理;
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局部耐磨需求:采用局部感应淬火。
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实际应用中需结合铸件成分(如铬碳比 C/Cr)、工况(磨损类型、冲击载荷)及尺寸,调整热处理参数(如加热温度、保温时间、冷却速度),才能实现 “硬韧性平衡” 的最佳耐磨效果。
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