收藏词条 编辑词条 高合金白口铸铁
高合金白口铸铁
按合金种类，常用的高合金白口铸铁可分为：镍铬系、铬钼系、高铬系、钨系等四大系列。除钨系外，其他三系列均被列入我国抗磨白口铸铁标准中，见表1。
1．镍铬系 在国外称镍硬铸铁，一般w(Ni)=3.3%～7.0%之间。它的突出优点：强韧性好，可在较低温度下热处理，对于许多木宜进行高温热处理的大铸件及易形成裂纹的结构件是十分有利的。表2是美国ASTM镍硬铸铁的化学成分，表中的镍硬Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ与我国的KmTBNi4Cr2–GT、KmTBNi4Cr2–DT、KmTBCr9Ni5基本对应。
表1 抗磨白口铸铁的牌号及其化学成分(GB/T8263–1999)
|
牌号① |
化学成分 (质量分数，%) |
||||||
|
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
Ni |
Cu |
|
|
KmTBNi4Cr2–DT |
2.4～3.O |
≤0.8 |
≤2.0 |
1.5～3.O |
≤1.0 |
3.3～5.O |
— |
|
KmTBNi4Cr2–GT |
3.O～3.O |
≤0.8 |
≤2.0 |
1.5～3.O |
≤1.0 |
3.3～5.O |
— |
|
KmTBCr9Ni5 |
2.5～3.6 |
≤2.0 |
≤2.0 |
7.O～11.O |
≤1.0 |
4.5～7.O |
— |
|
KmTBCr2 |
2.1～3.6 |
≤1.2 |
≤2.0 |
1.5～3.O |
≤1.0 |
≤1.0 |
≤1.2 |
|
KmTBCr8 |
2.1～3.2 |
1.5～2.2 |
≤2.0 |
7.O～11.O |
≤1.5 |
≤1.0 |
≤1.2 |
|
KmTBCr12 |
2.O～3.3 |
≤1.5 |
≤2.0 |
11.0～14.0 |
≤3.0 |
≤2.5 |
≤1.2 |
|
KmTBCr15Mo② |
2.O～3.3 |
≤1.2 |
≤2.0 |
14.0～18.O |
≤3.0 |
≤2.5 |
≤1.2 |
|
KmTBCr20Mo② |
2.O～3.3 |
≤1.2 |
≤2.0 |
18.O～23.O |
≤3.0 |
≤2.5 |
≤1.2 |
|
KmTBCr26 |
2.O～3.3 |
≤1.2 |
≤2.0 |
23.O～30.O |
≤3.0 |
≤2.5 |
≤2.0 |
注：镍硬铸铁：w(S)≤0.15%，w(P)≤0.15%；KmTBCr2：w(S)≤0.1%。w(P)≤0.15%；其他牌号w(S)≤0.06%，w(P)≤0.10%。
①牌号中，“DT”和“GT”分别是“低碳”和“高碳”的汉语拼音字的第一个大写字母，表示该牌号含碳量的高低。
②一般情况下，该牌号应含钼(Mo)。
表2 美国镍硬铸铁的化学成分(ASTM A532M–93a)(质量分数，%)
|
类型 |
名称 |
C |
Mn |
Si |
Ni |
Cr |
Mo |
P |
S |
|
A |
镍–硬Ⅰ |
2.8～3.6 |
≤2.0 |
≤0.8 |
3.3～5.O |
1.4～4.O |
≤1.0 |
≤0.3 |
≤0.15 |
|
B |
镍–硬Ⅱ |
2.4～3.O |
≤2.0 |
≤0.8 |
3.3～5.O |
1.4～4.O |
≤1.0 |
≤0.3 |
≤0.15 |
|
C |
镍–硬Ⅲ |
2.5～3.7 |
≤2.0 |
≤0.8 |
≤4.0 |
1.O～2.5 |
≤1.0 |
≤0.3 |
≤0.15 |
|
D |
镍–硬Ⅳ |
2.5～3.6 |
≤2.0 |
≤2.0 |
4.5～7.O |
7.O～11.O |
≤1.5 |
≤0.10 |
≤0.15 |
2．铬钼系 铬钼系合金白口铸铁含w(Cr)=7～23%，并含有w(Mo)≤3%，在我国标准中，主要是表1中的如下四种：
KmTBCr8
KmTBCr12
KmTBCr15Mo
KmTBCr20Mo
其中，中铬(KmTBCr8)铸铁是我国特色的耐磨材料，特别是高Si/C中铬铸铁及中铬硅铸铁已取得广泛应用。该铸铁的突出特点是C、Cr、Si合金化后使Cr/C≈3时形成的共晶碳化物为M7C3型，从而使铸铁具有较好的综合力学性能及高的性能价格比。
KmTBCr12的淬透性有限，故大多数不以淬火回火态使用。铸造后只经去应力处理即可。铸态基体是抗冲击疲劳性能优异的珠光体基体及M7C3共晶碳化物。
KmTBCr15Mo是研究得较深入，应用极广泛的高Cr白口铸铁。经空淬回火处理后使用，硬度高，硬韧性好，具有优异的抗冲刷及抗冲击磨损性能。
KmTBCr20Mo高铬铸铁因含Cr量高，Cr/C也相对较大，故淬透性、硬度、韧性以及耐蚀性均较好。适用于厚大耐磨件以及要求有一定冲击、在湿态磨料磨损条件下工作的零件。
3．高铬系 此类铸铁含Cr最高，高的铬量可使抗磨性、耐蚀性、韧性、淬透性均比KmTBCr20Mo高，抵抗磨蚀磨损及热磨损的能力也大人增加。在酸性介质中w(Cr)=28%的白口铸铁耐磨性、抗高温氧化性比w(Cr)=15%优越得多。铸铁的含碳量可在w(C)=2%～3.3%范围内变化，增加铬最、降低碳量可以提高腐蚀磨损抗力。Cr26高铬铸铁件多数是淬回火态使用，也可以铸态使用。
4．钨系 W系白口抗磨铸铁是一种新型抗磨材料，有较高的抗磨性能，用它制造的某些零件接近或达到Cr–Ni–Mo高合金白口铸铁的使用寿命。钨系白口铸铁按W、C含量不同，划分为亚共晶、共晶及过共晶三种类型(见表3)。当碳的质量分数在2.7%～3.3%范围时，铸铁的共晶度随钨量增加从亚共晶向共晶、过共晶转移：
亚共晶 w(W)<18%
共晶 w(W)=18%～22%
过共晶 w(W)>22%
表3 钨系白口铸铁的分类及铸态组织
|
合金类型 |
w(W)(%) |
w (C)(%) |
W∕C |
铸态组织 |
|
亚共晶 |
<18 |
2.7～3.3 |
<2 |
初生奥氏体+离异网状二元共晶(M |
|
2～6 |
初生奥氏体+离异二元共晶(M |
|||
|
共晶 |
18～22 23 |
2.7～3.3 2.5 |
|
二元共晶(M |
|
过共晶 |
>22 |
2.7～3.3 2.O～2.5 |
>6 >6 |
块状初生M 枝状初生M |
由于高钨铸铁是由硬而韧的初生碳化物及二元共晶体所组成，不仅硬度高，而且冲击韧性好。为此，高钨铸铁常采用：w(W)=20%～30%，w(C)=2.0%～2.5%的共晶、过共晶型成分。