【摘 要】
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白口铸铁是一种应用广泛的传统耐磨材料,由于组织中含有高硬度的共晶碳化物,在抗磨料磨损工况方面具有明显优势。白口铸铁在耐磨钢铁材料中起着重要作用。在普通白口铸铁、镍硬白口铸铁、高铬白口铸铁的三个发展阶段中,白口铸铁性能的提升还取决于硬度、韧性等力学性能的提高。但传统的白口铸铁仍是一种脆性金属材料,在中、高冲击工况条件下,往往因为断裂而失效。所以如何提高传统白口铸铁的韧性是该类材料发展的方向。本论文通
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白口铸铁是一种应用广泛的传统耐磨材料,由于组织中含有高硬度的共晶碳化物,在抗磨料磨损工况方面具有明显优势。白口铸铁在耐磨钢铁材料中起着重要作用。在普通白口铸铁、镍硬白口铸铁、高铬白口铸铁的三个发展阶段中,白口铸铁性能的提升还取决于硬度、韧性等力学性能的提高。但传统的白口铸铁仍是一种脆性金属材料,在中、高冲击工况条件下,往往因为断裂而失效。所以如何提高传统白口铸铁的韧性是该类材料发展的方向。本论文通过研究一类以共晶硼化物为耐磨相的新型Fe-Cr-B白口铸铁,以期解决白口铸铁韧性的问题。经过研究分析,设计了Fe-Cr-B白口铸铁的成分,新型白口铸铁具有高硼、高铬、低碳的特点,采用中频炉进行熔炼,然后对熔炼得到的样品进行微观组织表征、力学性能测试及热处理工艺探索等实验,结论如下:（1）Fe-Cr-B白口铸铁在铸态时,组织由共晶相M2B（M为Cr、Fe、Mn、V）、板条状马氏体基体以及少量奥氏体组成。共晶相具有较高的显微硬度（HV2164）,可以作为耐磨相;铸态条件下材料具有较高的硬度,250℃回火后,其硬度可达HRC53.6,冲击韧性达2.63 J/cm~2,该性能可以在特定工况条件下,无需淬火直接应用,类似于镍硬白口铸铁。（2）根据热模拟实验,Fe-Cr-B白口铸铁的奥氏体临界转变初始点Ac1为719℃,截止点Ac3为927℃;马氏体转变开始点Ms为216℃,结束点Mf为128℃。端淬实验表明Fe-Cr-B白口铸铁具有优良的淬透性,可以空冷淬火;在高硼条件下,硼不损害或有利于材料的淬透性。材料优良的淬透性使得不论在高、低冷速下只出现了马氏体转变,并未发现珠光体转变。（3）材料的软化温度为650℃,在该温度下,材料的硬度降为HRC42.9;不同温度淬火实验表明,在1100℃淬火+250℃回火的热处理条件下,材料性能表现最优,硬度可达HRC56,冲击韧性可达4.53 J/cm~2;随回火温度的增加,其硬度开始稍有提高而后下降,而韧性呈下降趋势,这与传统白口铸铁不同。分析认为材料在回火的过程中,大量二次相析出是性能变化的根本原因。
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