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试验研究
热处理对15%热变形低铬耐磨铸铁冲击韧度的影响
马强
(燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛0604)
摘要:采用金相显微镜、扫描电镜和冲击试验研究了热处理对经970℃15%热变形的低铬耐磨铸铁冲击
韧度的影响。结果表明,15%热变形低铬耐磨铸铁经970℃保温3h正火后,可获得較高的冲击初
度,但其硬度变化不大。
关键词:低铬耐磨铸铁;热变形;热处理;冲击韧度
中图分类号:TGI64
文献标识码:A
文章编号:1008-1690(2011)04-0045-03
Effect of Heat Treatment on Impact Toughness of Low Chromium Wear
Resistant Cast rron Hot Deformed by 15 %o
MA Qiang
College of Mechanical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, Hebei China)
Abstract: Effect of heat treatment on impact toughness of low chromium wear resistant cast iron hot deformed by
15% al 970 C was investigated by means of optical microscope, SEM and impact test. The results show that
impact toughness of the cast iron was improved through normalization at 970 C for 3 h with little change
hardness
Key words: low chromium wear resistant cast iron; hot deformation; heat treatment; impact toughness
低合金耐磨铸铁具有较高的硬度和良好的耐磨形,其变形量为15%。变形量按=(1ーH2)/H1
性,且成本低,已在治金、矿山及水泥等行业得到了x100%计算,式中,为变形前试样的高度,五2为
广泛应用?。然而该材料的脆性较大,在使用过变形后试样的高度。然后,将变形后的样品在箱式
程中经常出现开裂现象,从而造成经济损失。该材电阻炉内进行正火理,正火温度分别为830℃
料脆性大主要是由于其组织中的共晶碳化物呈连续900℃、970℃和1020℃,保温3h,空冷。再将热处
的网状分布所致,因此,改善低合金耐磨铸铁组理后的样品加工成尺寸为10mmx10mx55mm
织中共晶碳化物的形态与分布以及提高该材料的韧的无缺口沖击试样。冲击试验后再分别测定上述试
性已成为一项急需解决的课题。本文对低铬耐磨铸样的硬度,试验数据均取3次结果的平均值,并与铸
铁进行15%热变形及热处理,探讨热处理对经15%态试样作比较,采用XP-3C光学显微镜和KYKY-
变形后的低铬耐暦铸铁冲击韧度的影响,以期解决2800扫描电镜观察试样的组织和冲击试样的断口
低鉻耐蘑铸铁韧性低的问题。
形貌。
1试验材料与方法
2试验结果与分析
试验材料以生铁、废钢和铬铁合金为原料,在2.1热处理对显微组织的影响
250kg中频感应电炉中熔炼,当铁水温度约1350℃
?1为不同状态低铬耐磨铸铁的显微组织。可
时,在砂型中浇铸成60mx100mm试棒。其化学以看出,铸态试样组织中共晶碳化物呈连续的网状
成分(质量分数,%)为:2.14C,0.56Si,0.61Mn,分布,经热处理(正火)后网状碳化物得以断开,转化
2.12Cr,0.030P,0.034S。将铸态试棒在箱式电阻炉为弧立、不规则的条块状,并在基体中析出细小的颗
内加热到970℃保温30min后,用空气锤进行热变粒状碳化物。正火加热温度越高,条块状碳化物数量
收稿日期:2010-07-27
作者简介:马强(1970-),男,農龙江齐齐哈尔人,助理エ程师,主要从事金属热处理技术工作。
联系电话:1333300979
《热处理》2011年第26卷第4期
越多。这种网状共晶碳化物在高温时溶断并向条块
再者,铸铁经15%热变形后能使网状碳化物内
状转化从热力学角度分析是必然趋势,是通过碳和部产生晶格畸变,降低碳化物的稳定性,这为碳化物
合金原子的扩散来完成的。加热温度越高,碳和合网在随后的正火处理过程中的浴断提供了有利条
金原子的活性越大,在相同保温时间下,网状共晶碳件,起到加速共晶碳化物由网状向条块状转化的
化物溶断越充分,转化的条块状碳化物数量也越多。作用。
100
100m
100pr
100 um
图1.铸态及经热变形和不同温度正火的低铬耐黁铸铁的显微组织
(a)铸态;(b)830℃正火;()900℃正火;(d)970℃正火
Fig. 1 Microstructures of hot deformed low chromium wear resistant cast iron normalized at various temperatures
(a )as-cast; ()as-nommalized at 830 C: (c)as-normalized at 900C: (d)as-normalized al 970
2.2热处理对冲击韧度的影响
图2为经不同温度正火的低铬耐磨铸铁的冲击
-HRC
韧度。从图2可以看出,随着正火温度的升高,铸铁
的冲击韧度先増大后减小,当正火温度为970℃时,
48?
冲击韧度达到峰值,为6.20J/em2,与铸态试样的
64J/cm2相比,冲击韧度提高了70.39%。正火
坚
处理前后试样的硬度均为45.5~46.5HRC,即正火
温度对该铸铁的硬度影响不大。图3为不同状态低
铬耐磨铸铁冲击试样的断口形貌。可以看出,正火
前后低铬耐磨铸铁的断口特征均为脆性断裂,仅是
800
000
经正火处理后试样断口中的撕裂岭及韧窝数量増
正火温度/℃
多。这说明低铬耐磨铸铁经正火后断裂时需要消耗
图2低铬耐磨铸铁的冲击韧度和硬度与正火温度的关系
的能量更多,从而进一步证实经正火处理后该铸铁
Pig. 2 The relation of impact toughness and hardness to normalizing
的韧性得到了提高。
temperature for the low chromium wear resistant cast iron
由于铸态试样中共晶碳化物呈连续网状分布,化物网对基体的分割作用,使基体对外部冲击载尙
网状碳化物分割了基体,使基体对外部冲击载荷的的缓冲作用得以发挥,致使材料的冲击韧度有所提
缓冲作用难以发挥,故铸态试样的脆性较大。经正高。正火温度越高,网状碳化物转化为块状越充分,
火处理后,连续的网状碳化物转化为块状,减弱了碳冲击韧度的提高越明显。正火加热温度过高,造成
《热处理》2011年第26卷第4期