國內(nèi)外對高鉻鑄鐵的磨損機(jī)制、斷裂機(jī)制、斷裂韌性、裂紋擴(kuò)展機(jī)理進(jìn)行了一系列的研究，結(jié)果表明高鉻鑄鐵可通過調(diào)整碳化物的大小和形態(tài)、二次碳化物數(shù)量和彌散度以及基體組織（馬氏體、奧氏體、索氏體），來調(diào)整其性能，滿足使用要求。

　　一、抗磨高鉻鑄鐵的成分及作用

　　1.碳和鉻

　　碳和鉻的主要作用是保證鑄鐵中碳化物數(shù)量和形態(tài)。隨著含C量提高，碳化物增多；隨著Cr/C比值的增加，共晶碳化物的形貌經(jīng)歷了由連續(xù)網(wǎng)狀→片狀→桿狀連續(xù)程度減小的過程，共晶碳化物晶體類型經(jīng)歷了M3C→M3C＋M7C3→M7C3的變化過程。有資料指出：當(dāng)共晶碳化物不變，且Cr/C為6.6～7.1時，高鉻鑄鐵的抗裂紋擴(kuò)展能力最強(qiáng)。根據(jù)這些原理，宜將含C量策為3.1%～3.6%，含Cr量定為20%～25%。基體中的Cr還可以提高材料的淬透性。

　　2.鎳

　　其作用是增加高鉻鑄鐵的淬透性，抑制奧氏體基體向珠光體的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)馬氏體基體的形成。

　　3.鎢

　　其作用是細(xì)化晶粒，提高硬度，增加耐磨性。

　　4.高效稀土復(fù)合變質(zhì)劑

　　其作用是脫氧和去硫，從而抑制夾雜物在晶界的偏聚，改善晶界狀況；另外，由于稀土元素偏聚、吸附在碳化物擇優(yōu)長大的方向上，使碳化物的生長受到抑制，從而使其變得均勻、孤立，而其他變質(zhì)元素可以形成彌散分布的碳、氮化合物，阻止晶粒長大，從而細(xì)化晶粒。稀土復(fù)合變質(zhì)劑不僅改善材料的顯微組織，而且可使材料硬度特別是沖擊韌性明顯提高。高效稀土復(fù)合變質(zhì)劑的加入量取0.2％～0.5％為宜。

　　5.高鉻鑄鐵的組織和性能

　　高鉻鑄鐵的組織為索氏體＋共晶碳化物及條狀塊狀棒狀碳化物；平均硬度為49HRC。經(jīng)過“正火空冷＋回火空冷”的熱處理后，平均硬度為60.5HRC，金相組織為馬氏體＋共晶碳化物＋條狀塊狀棒狀碳化物。

　　二、襯板鑄件試制工藝

　　1.熔煉

　　熔煉在500kg酸性中頻電爐中進(jìn)行。

　�。�1）先往酸性中頻電爐中加入廢鋼和生鐵進(jìn)行熔清，再加入鉻鐵、鎢鐵、鎳，調(diào)整鐵水成分。

　　（2）在出鐵前5～10min內(nèi)先后加入錳鐵和硅鐵。

　　（3）在出鐵前2min左右加入0.05％純鋁脫氧。

　�。�4）鐵水出爐溫度控制在1460～1500℃。

　　（5）在包內(nèi)沖入1.4kg高效稀土復(fù)合變質(zhì)劑進(jìn)行孕育處理。

　�。�6）往包內(nèi)撒入適量保溫聚渣劑覆蓋，并鎮(zhèn)靜5min左右，扒渣。

　�。�7）澆注溫度控制在1360～1400℃。

　　2.造型制芯

　　造型工藝采用有機(jī)醋水玻璃砂工藝。

　　配料：①下箱砂與芯砂：原砂（40/70目）100%、水玻璃5%（占原砂重）、有機(jī)酷12%（占水玻璃重）、EZK型潰散劑2.5%（占原砂重）。②上箱砂：原砂100%、水玻璃4.5%（占原砂重）、有機(jī)醋12%（占水玻璃重），不加潰散劑。

　　混砂工藝：原砂加潰散劑混1min→加有機(jī)酷混2～3min→加水玻璃混1～2rnin→出砂，型砂可使用時間25～30min。

　　脫模時間：0.5～1.5h。

　　涂料采用醇基錯英粉涂料，要求攪拌充分，均勻刷涂兩次，加溫快干。冒口采用漂珠保溫套。試生產(chǎn)的鑄件表面質(zhì)量好，無鑄造缺陷。

　　3.熱處理工藝

　　鑄件清理后，進(jìn)行熱處理，在臺車式電阻爐內(nèi)進(jìn)行，熱處理工藝為正火空冷十回火空冷。鑄件熱處理后硬度平均為15.5HRC，沖擊韌性高達(dá)8J/c㎡（10mm×10mm×55mm無缺口試樣）。

　　三、裝機(jī)試用

　　襯板裝機(jī)運(yùn)行試驗(yàn)在裝船一部S/R（堆取料機(jī)）－T8機(jī)房－SU（裝船機(jī)）生產(chǎn)能力為6000t/h的流程中進(jìn)行。煤炭莫氏硬度3～5.高鉻鑄鐵襯板與高錳鋼（ZGMnl3）襯板同時間隔安裝。在使用2400h、裝煤120萬t后，兩者對比數(shù)據(jù)見下表，結(jié)果為高鉻鑄鐵襯板的耐磨性是高錳鋼的2.6倍。停機(jī)檢查，未見襯板有裂紋。這表明，這種高鉻鑄鐵襯板的韌性達(dá)到黃弊港運(yùn)輸煤炭的使用要求。