高铬铸铁是指含铬量(质量分数)大于12%的白口铸铁,它是国内外使用最为广泛的抗磨铸铁之一。
高铬铸铁是继普通自口铸铁、镍硬铸铁发展起来的第三代白口铸铁。发达国家在60年代,我国在80年代初为满足生产的需要并在感应炉的应用逐渐普及的前提下,高铬铸铁才进入了较广泛的实用阶段。由于高铬铸铁金属组织的特点使得高铬铸铁比普通铸铁具有高得多的韧性、高温强度、耐热性和耐磨性等,已被誉为21世纪最优良的抗磨料磨损材料,并得到广泛应用。对于在常温和高温冲击磨损条件下应用,高铬铸铁更具有实用价值。
经典的高铬铸铁是Cr15M03。随着生产发展,按Cr含量控制范围,通常采用Cr15、Cr20、Cr25三个系列。为满足不同工况要求,除调整含碳量外,还辅以其他合金元素,如镍、钨、钼等,形成多元合金高铬铸铁。
高铬铸铁的铸态基体相似于耐热钢,为奥氏体型。这种组织的铸铁在高温下使用,更能充分发挥材质本身的潜能。根据需要,通过热处理,高铬铸铁可获得马氏体基体或多相复合的基体组织。
各种不同成分范围的高铬铸铁都具有各自的性能和相应的使用范围,只有当材料性能满足特定的工艺要求时,才能发挥其潜力,取得最好的使用效果。
高铬铸铁在各种条件下的各种性能、变化趋势具有一定的规律,但由于影响因素较多,在试验中采取多种固定条件,变化一种因素来进行研究,但这种固定与变化的做法只能是相对的,因此会在局部范围内出现一些不太规律的变化。另外,高铬铸铁所包含的铬、碳范围较宽,可供选择的Cr/C区间较大,而不同选择所引起的敏感性又较强,因此必须充分考虑工况条件,以利于选择适当的研究范围和取得最佳的应用效果。由于高铬铸铁加工性能很差,也限制了试验研究的数量和范围。
在实际生产中,各种耐磨备件受到块状烧结矿、块矿、焦炭及其他磨料的磨损时,滑移、划伤、切削、研磨甚至凿削是相互叠加在一起的。使用工况条件不同,冲击力、温度、冷却条件等因素也对材料的磨损有较大影响,因此,材料的磨损过程是比较复杂的。复杂的工况条件对材料提出了多种要求,特别是冶金备件,经常是同时要求耐热、耐磨和耐冲击,因此应针对这些要求开发相适应的高铬铸铁。为充分合理地利用铬、碳及其他合金元素的作用,开发、完善和规范高铬铸铁在冶金备件上的应用,必须对不同材料的高铬铸铁的组织、结构、各种力学性能以及热处理工艺进行系统的研究,以便获得在高温冲击磨损条件下应用高铬铸铁的基本概念、参数和多因素相互作用规律的结论;加深对合金元素应用的基础条件的理解,以使得高铬铸铁应用得以合理
推广。备件在不同的工况条件下使用,选择的高铬铸铁材质也不同,要充分考虑寿命和成本的相互关系,以最合理的材质、最低限度的成本来取得最好的使用效果,以消除因使用高铬铸铁而提高了成本、提高了一次性投入的不利因素,这样才使高铬铸铁具有实际的推广应用价值。