高鉻鑄鐵(通常指含鉻量 12%-30%、含碳量 2%-4% 的鑄鐵)的優(yōu)異耐磨性核心來(lái)源于其基體中均勻分布的
M?C?型碳化物(硬度可達(dá) HV1300-1800,遠(yuǎn)高于多數(shù)磨料硬度),但鑄態(tài)下其組織常存在粗大碳化物、殘余奧氏體及內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致韌性不足或耐磨性未充分發(fā)揮。通過(guò)熱處理可優(yōu)化組織形態(tài)、調(diào)整基體類型,在保證一定韌性的前提下最大化耐磨性。以下是常見(jiàn)的高鉻鑄鐵熱處理強(qiáng)化方法,按工藝目的和應(yīng)用場(chǎng)景分類說(shuō)明:
此類工藝的核心是改善鑄態(tài)組織的 “先天不足”,為后續(xù)強(qiáng)化奠定基礎(chǔ),主要包括退火處理。
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工藝參數(shù):加熱溫度 550-650℃,保溫時(shí)間 2-6h(根據(jù)鑄件厚度調(diào)整),隨爐緩冷至 200℃以下出爐空冷。
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目的:
消除鑄件在凝固過(guò)程中因溫度梯度產(chǎn)生的鑄造內(nèi)應(yīng)力,避免后續(xù)加工或使用中開(kāi)裂;同時(shí)輕微改善基體塑性,不顯著改變碳化物形態(tài)和硬度。
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適用場(chǎng)景:高鉻鑄鐵鑄件(如破碎機(jī)顎板、襯板)鑄造后、機(jī)械加工前的預(yù)處理,或?qū)τ捕纫蟛桓叩璞苊忾_(kāi)裂的工況。
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工藝參數(shù):加熱溫度 850-950℃(高于 Ac?,低于奧氏體化溫度),保溫 3-8h,隨爐緩慢冷卻(冷卻速度≤50℃/h)至 600℃以下空冷。
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目的:
使鑄態(tài)下的粗大碳化物輕微球化或細(xì)化,減少碳化物對(duì)基體的割裂作用;同時(shí)將部分馬氏體 / 貝氏體基體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w + 鐵素體,降低硬度(通常降至 HB250-350),便于后續(xù)機(jī)械加工(如鉆孔、銑削)。
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注意事項(xiàng):此工藝會(huì)暫時(shí)降低耐磨性,需配合后續(xù)強(qiáng)化處理(如淬火 + 回火)恢復(fù)或提升硬度。
此類工藝是高鉻鑄鐵 “耐磨性最大化” 的核心,通過(guò)奧氏體化 + 淬火 + 回火的組合,將基體轉(zhuǎn)變?yōu)楦哂捕鹊鸟R氏體或貝氏體,同時(shí)抑制殘余奧氏體,平衡硬韌性。
這是最常用的高鉻鑄鐵強(qiáng)化方法,適用于磨料磨損劇烈、對(duì)硬度要求極高的場(chǎng)景(如破碎機(jī)錘頭、輸送管道內(nèi)襯)。
當(dāng)工況同時(shí)存在磨料磨損和中等沖擊載荷(如裝載機(jī)鏟斗、顎式破碎機(jī)襯板)時(shí),馬氏體基體韌性不足易開(kāi)裂,此時(shí)采用貝氏體等溫淬火,在保證較高硬度的同時(shí)提升韌性。
僅用于對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求極高的高鉻鑄鐵件(如精密耐磨模具),工藝為:
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回火溫度 300-400℃,保溫 2-4h,空冷;
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目的:進(jìn)一步減少殘余奧氏體(降至 5% 以下),確保尺寸長(zhǎng)期穩(wěn)定,但會(huì)導(dǎo)致硬度下降至 HRC50-55,耐磨性相應(yīng)降低,需謹(jǐn)慎使用。
部分高鉻鑄鐵(如高碳高鉻鑄鐵,C≥3.5%)鑄態(tài)下易形成網(wǎng)狀或塊狀粗大碳化物,割裂基體,降低耐磨性和韌性??赏ㄟ^(guò) “高溫固溶 + 快速冷卻” 細(xì)化碳化物:
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工藝:加熱至 1100-1150℃(超奧氏體化溫度),保溫 4-6h,使粗大碳化物部分溶解,隨后快速冷卻(風(fēng)冷),析出細(xì)小的 M?C?碳化物;再配合常規(guī)淬火 + 回火,最終碳化物尺寸可從鑄態(tài)的 5-10μm 降至 2-3μm,耐磨性提升 15%-20%。
對(duì)于部分區(qū)域需高硬度(耐磨)、部分區(qū)域需高韌性(抗沖擊)的鑄件(如破碎機(jī)轉(zhuǎn)子錘盤(pán)),可采用局部感應(yīng)加熱淬火:
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僅對(duì)耐磨工作面(如錘盤(pán)邊緣)進(jìn)行感應(yīng)加熱(900-1000℃),快速噴水冷卻至馬氏體態(tài),非工作面保持退火態(tài)(HB250-300),實(shí)現(xiàn) “局部強(qiáng)化、整體抗沖擊” 的效果。
高鉻鑄鐵的熱處理強(qiáng)化核心是 “
優(yōu)化碳化物形態(tài) + 調(diào)整基體類型”:
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追求極致耐磨性:優(yōu)先選擇馬氏體淬火 + 低溫回火;
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兼顧耐磨與抗沖擊:選擇貝氏體等溫淬火;
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需加工或消除應(yīng)力:先進(jìn)行退火處理;
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局部耐磨需求:采用局部感應(yīng)淬火。
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實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合鑄件成分(如鉻碳比 C/Cr)、工況(磨損類型、沖擊載荷)及尺寸,調(diào)整熱處理參數(shù)(如加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度),才能實(shí)現(xiàn) “硬韌性平衡” 的最佳耐磨效果。
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