國內外對高鉻鑄鐵的磨損機制、斷裂機制、斷裂韌性、裂紋擴展機理進(jìn)行了一系列的研究，結果表明高鉻鑄鐵可通過(guò)調整碳化物的大小和形態(tài)、二次碳化物數量和彌散度以及基體組織（馬氏體、奧氏體、索氏體），來(lái)調整其性能，滿(mǎn)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量和形態(tài)。隨著(zhù)含C量提高，碳化物增多；隨著(zhù)Cr/C比值的增加，共晶碳化物的形貌經(jīng)歷了由連續網(wǎng)狀→片狀→桿狀連續程度減小的過(guò)程，共晶碳化物晶體類(lèi)型經(jīng)歷了M3C→M3C＋M7C3→M7C3的變化過(guò)程。有資料指出：當共晶碳化物不變，且Cr/C為6.6～7.1時(shí)，高鉻鑄鐵的抗裂紋擴展能力最強。根據這些原理，宜將含C量策為3.1%～3.6%，含Cr量定為20%～25%�；�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變，促進(jìn)馬氏體基體的形成。

　　3.鎢

　　其作用是細化晶粒，提高硬度，增加耐磨性。

　　4.高效稀土復合變質(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(cháng)大的方向上，使碳化物的生長(cháng)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(cháng)大，從而細化晶粒。稀土復合變質(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(guò)“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，調整鐵水成分。

　�。�2）在出鐵前5～10min內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）在包內沖入1.4kg高效稀土復合變質(zhì)劑進(jìn)行孕育處理。

　�。�6）往包內撒入適量保溫聚渣劑覆蓋，并鎮靜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→加有機酷混2～3min→加水玻璃混1～2rnin→出砂，型砂可使用時(shí)間25～30min。

　　脫模時(shí)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?jì)纱�，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(wú)鑄造缺陷。

　　3.熱處理工藝

　　鑄件清理后，進(jìn)行熱處理，在臺車(chē)式電阻爐內進(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8J/c㎡（10mm×10mm×55mm無(wú)缺口試樣）。

　　三、裝機試用

　　襯板裝機運行試驗在裝船一部S/R（堆取料機）－T8機房－SU（裝船機）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(shí)間隔安裝。在使用2400h、裝煤120萬(wàn)t后，兩者對比數據見(jiàn)下表，結果為高鉻鑄鐵襯板的耐磨性是高錳鋼的2.6倍。停機檢查，未見(jiàn)襯板有裂紋。這表明，這種高鉻鑄鐵襯板的韌性達到黃弊港運輸煤炭的使用要求。