高铬耐磨铸铁在抛丸清理机叶片上的应用

抛丸器作为抛丸机的关键部件，其质量与使用寿命直接取决于叶片。由于叶片工作时处于高速旋转的叶轮中，既要承受钢丸磨料的磨损，又要承受高速丸流的冲蚀磨损，在这两种形式磨损下，叶片是否好用，关键取决于叶片的材质。目前耐磨材料的种类很多，主要有高锰钢、中锰球铁、低合金白口铁等。低合金白口铁虽然能够适应低载荷下的冲击，但使用寿命极短，不是理想的材质；高锰钢属于奥氏体组织的钢种，在高冲击下易产生加工硬化，因而具有一定的耐磨性能，但对于中低应力下的冲击则不能发挥出良好的耐磨性；高铬铸铁是继高锰钢之后的第三代耐磨材料，由于其组织中含有理想的M，C 型共晶碳化物，而且容易得到马氏体组织。与其它耐磨材料相比则显示出较大的优越性，因此得到广泛的应用。但高铬铸铁较脆，在高冲击下容易断裂、破碎，而且在实际生产中很难把握其形成机

理，得到理想状态下的基体组织。针对这种情况，我们在常规工艺的基础上，进行改进并经过相应的热处理，提高其使用性能，从而更能满足叶片的使用要求。

1 叶片的失效形式

研究发现，抛丸清理机叶片的受力主要来自随叶轮高速旋转的丸流的摩擦冲蚀及惯性力。丸料的摩擦和冲蚀属于中低载荷，如果叶片表面硬度较低，在弹丸的冲蚀下，由于惯性力的作用，叶片工作面与丸料间的摩擦力很大，且长时间作用于叶片表面，加之二者发生相对滑动，使叶片表面出现沟槽，并在相邻区域出现塑性变形，导致叶片表面产生断裂应变，最终形成裂纹而破碎，使叶片报废。由此可知，在低载荷冲击下硬度对耐磨性的影响占主导地位。我们正是利用高铬铸铁高硬度的特点，对铸造工艺及热处理工艺加以改进，从而满足其工况条件下的使用要求。

2 叶片的研制

2．1 成分设计

高铬铸铁是以铬为主要合金元素，辅以一定量的其它合金元素而组成的抗磨材料。通常含铬量在12％-35％之间，由于含铬量较大基体中会形成很多硬的碳化物，因此，机械性能特别是延伸性能较差，不宜作为对强度有一定要求的材料，但它具有优良的耐磨性能，特别是耐磨料磨损的性能。大多数高铬铸铁是属于亚共晶成分，它们凝固时会先形成奥氏体树枝晶，接着在一定温度

范围内同时析出奥氏体和M7C 型碳化物组成的共晶体，这种 碳化物的硬度可达HV1 300--1 800，

足可以抵抗石英(HV900～l 280)的磨损；其次这种碳化物分布连续性较差，呈杆状和弯曲的厚

片状，对基体的削弱作用小，因而能够使铸铁保持高的韧性，所以我们在研制的过程中应力争在

高铬铸铁中得到以马氏体为基体，分布有M，C 型碳化物的组织。

2．1．1 碳、铬的确定

一般说来，碳量决定碳化物的数量，同时还直接影响着材质的机械性能，为保证硬度和强度的配合，碳量不宜取过高值。从耐磨角度看，对耐磨性最有利的组织结构是，在连续韧性基体上分布孤立的硬质点一碳化物，由于M，Cs型碳化物硬度值很高，是比较理想的碳化物形态。由图1可知在满足Cr／C比在4～8之间的条件下取Cr为13％～18％，C取2．5％-3．O％。在这种情况下可以得到 +C。(C。表示M7C3、C 表示M 、C 表示M，C)的两相区，即在连续韧性基体上分布着M，C3型的硬质点。

2．1．2 锰、钼的确定

高铬铸铁在低冲击工况条件下的理想抗磨组织为马氏体基体上分布着孤立的杆状碳化物，而想要获得马氏体的基体组织除需要此种材质具有良好的淬透性外，最好是在铸态下得到奥氏体组织。钼对于提高淬透性作用很大，但它的价格比较高…….