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如何解决材料硬度和韧性相匹配问题?

      导读:为解决材料硬度和韧性相匹配的问题,20世纪30年代后期,美国队铬的质量分数为10%~30%的合金白口铸铁进行了研究,返现铬的质量分数大于12%时,碳化物由渗碳体转化为Cr7C3型碳化物,它的硬度高,组织形态为菊花状和条块状,因此任性大幅度地提高高铬铸铁中铬的质量分数大于11%,铬、碳含量的比值超过4.5

       在这种条件下高硬度M7C3型碳化物几乎全部代替了M3C型碳化物。M7C3型碳化物呈六角形杆状及曲面条状分布在基体中。相对于普通白口铸铁和低铬铸铁而言,可以认为高铬铸铁中的碳化物是不连续相,而基体是连续相。也就是说,碳化物对基体的破坏作用大大减小,因而高铬铸铁的任性优于普通白口铸铁和低铬铸铁。M7C3型碳化物的硬度很高,为1300~1800HV,M3C型碳化物的硬度只有800~1200HV,因此M7C3型碳化物的形成赋予了铸铁以高的硬度。

       通过添加其他合金元素以及进行适当的热处理,高铬铸铁可以获得不同的基体组织以满足各种不同条件工况条件对耐磨材料提出的性能要求。高铬铸铁已在许多领域得到广泛应用,如球磨机衬板、磨球、反击破碎机板锤、轧钢机轧辊等。在高铬铸铁发展的同时,各类合金钢由于其高韧性、低成本及良好的耐磨性能而得到发展。在低冲击或无冲击条件下,高铬铸铁和合金钢以卓越的性能价格比取代了高锰钢。以球磨机衬板为例,20世纪60年代之前均采用高锰钢,70年代后即被合金钢和高铬铸铁所替代。如同没有万能的设备一样,也没有万能的耐磨材料。三代耐磨材料各有特点,至今仍分别在不同的工况条件下得到广泛的应用。