隨著合金價格的提高,生產(chǎn)成本不斷增加。為降低生產(chǎn)成本,本課題在HT250材質(zhì)的基礎(chǔ)上,采用氮、鈦、鈮對鐵液進(jìn)行合金化,通過金相組織觀察、SEM分析、EDS分析、拉伸試驗(yàn)和硬度試驗(yàn),研究了氮、鈦、鈮對灰鑄鐵組織及性能的影響規(guī)律。 試驗(yàn)結(jié)果表明,含氮量為0.0055%～0.013%、含錳量為1.0%-1.36%時,試樣的金相組織為A型石墨+細(xì)片狀珠光體+少量鐵素體。隨著含氮、錳量的增加：片狀石墨長度變短、寬度稍有增加,彎曲程度加大,石墨端部鈍化,對基體的割裂作用減弱；細(xì)片狀珠光體含量略有增加,珠光體層片間距減小；試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度逐漸增大,當(dāng)含氮量為0.012%、含錳量為1.24%時,試樣的抗拉強(qiáng)度和硬度達(dá)到大值,分別為395MPa和260HBW。當(dāng)鐵液中含氮量≥0.011%時,鑄件表面下開始出現(xiàn)氣孔缺陷。 在適當(dāng)含氮量(0.0080%左右)基礎(chǔ)上,含鈦量在0.055%-0.149%范圍內(nèi)時,試樣的金相組織為A型和D型石墨+珠光體+少量鐵素體。隨著含鈦量的增加：A型石墨減少,D型石墨增多；鐵素體的含量增多,珠光體的含量減少。
試樣的抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)降低的趨勢,當(dāng)含鈦量為0.149%時,試樣的抗拉強(qiáng)度小,為230MPa；而試樣的布氏硬度略有增加,當(dāng)含鈦量為0.149%時,試樣的布氏硬度大,為219HBW。鈦在含氮灰鑄鐵中的存在形式有以下兩種：少部分固溶于基體中,呈均勻分布；大部分與鐵液中的碳、氮形成鈦的碳氮化物,并多以三角形、四邊形及帶棱角的不規(guī)則塊狀鑲嵌于基體之中,呈彌散分布。

用于高鉻鑄鐵的物理機(jī)能化學(xué)成分分析檢測的儀器在丈量控制沸騰床燃燒溫度的熱電偶保護(hù)管，其工作溫度為1000一1100℃，高鉻鑄鐵的化學(xué)成分對其物理抗磨機(jī)能、高溫抗氧化機(jī)能和高溫機(jī)械機(jī)能都有非常大的影響。
  要求有很高的高溫抗氧化機(jī)能.同時，鑄鐵儀器因?yàn)槭艿礁邷胤蹓m顆粒的沖蝕作用，還要求保護(hù)管材料有較好的耐磨性和沖擊韌性.考慮到工作溫度在高鉻鑄鐵的可用范圍內(nèi)，利用鍛造高鉻鑄鐵保護(hù)管一次成形可以降低本錢，選用高鉻鑄鐵作為熱電偶保護(hù)管材質(zhì)。為了進(jìn)步鍛造高鉻鑄鐵熱電偶保護(hù)管的使用壽命，有必要針對使用特點(diǎn)，對高鉻鑄鐵中影響較大Cr、Ni的成分含量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析檢測研究，得到佳的組織與機(jī)能，同時在保證使用機(jī)能的條件下，盡可能降低本錢。
  高鉻鑄鐵的高溫強(qiáng)度和高溫硬度都較高，在大氣中特別是在含有以SO2等化學(xué)成分的氧化氣氛中抗氧化機(jī)能很好.因而在高爐、焦?fàn)t、燒結(jié)爐等產(chǎn)業(yè)用爐的耐熱零部件中有廣泛應(yīng)用.特別在高溫下，高鉻鑄鐵還查較好的物理抗磨機(jī)能，這是高鋁鑄鐵所不及的。該儀器用于分析檢測高鉻、球墨鑄鐵中各元素的成分含量，采用機(jī)智能控制，精度更高，機(jī)能更不亂。
  鑄鐵件性脆且鑄造過程中易產(chǎn)生氣孔，在長期的震動和沖擊下，易造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致殼體開裂。由于鑄鐵的焊接性較差，加上液壓設(shè)備的密封性要求較高，傳統(tǒng)的焊補(bǔ)工藝根本無法實(shí)現(xiàn)修復(fù)。而現(xiàn)場一般沒有此類設(shè)備的備品備件，購買更換需要大量的停機(jī)時間。此類問題現(xiàn)在多采用高分子復(fù)合材料進(jìn)行修復(fù)，高分子金屬修復(fù)材料優(yōu)良的機(jī)械性能及良好的粘接力、耐壓性，使得該問題得以有效解決。

為了提高爐篦條的強(qiáng)度和耐蝕性能, 對其成分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。高鉻鑄鐵中加入適量的Al和Si,以提高其抗氧化性,此外還加入適量Zr使其組織細(xì)化,有利于高鉻鑄鐵力學(xué)性能的大幅度提高,終提高高鉻鑄鐵篦條使用性能。此外,篦條制造中還采用了過濾處理工藝,以減少鑄造組織中的夾雜物數(shù)量,提高鑄鐵的強(qiáng)度、韌性和抗氧化性。國產(chǎn)改進(jìn)型高鉻鑄鐵篦條在450 m2大型燒結(jié)機(jī)臺車上使用,篦條消耗9-12 g使用壽命超過3年。
隨著工業(yè)的發(fā)展,耐磨金屬的需求量越來越大,同時對耐磨金屬的性能也提出了新的要求。但是一種材料同時具有高韌性和度的性能很難實(shí)現(xiàn),而雙金屬復(fù)合材料正好滿足這些要求。雙金屬復(fù)合材料可用于表面要求良好的耐磨性、整體要求具有很高的韌性、而采用單一材料無法滿足的重要部件。 針對球磨機(jī)用襯板的工況要求,選取高鉻鑄鐵與ZG230-450鋼進(jìn)行復(fù)合鑄造,以達(dá)到抗磨損性、抗腐蝕性良好的目的,同時復(fù)合的雙金屬應(yīng)具有優(yōu)異的性、強(qiáng)度、延展性和斷裂韌性等綜合的機(jī)械性能。 本文以球磨機(jī)復(fù)合襯板為研發(fā)目標(biāo),主要針對復(fù)合鑄造工藝以及高鉻鑄鐵的冶煉和熱處理工藝進(jìn)行研究。進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室中試和大生產(chǎn)試制研究,采用金相組織觀察和力學(xué)性能測試等方法,對復(fù)合襯板進(jìn)行了研究,得到以下主要結(jié)論: 選擇Cr15型高鉻鑄鐵作為復(fù)合襯板耐磨層,其鑄態(tài)組織為:基體為枝晶奧氏體,枝晶間為M_7C_3型共晶碳化物,有少量萊氏體共晶組織(M_3C型碳化物+奧氏體),具有良好的耐磨性.
當(dāng)采用等溫淬火熱處理時,通過等溫淬火熱處理工藝可使高鉻鑄鐵得到馬氏體與針狀下貝氏體為主的基體組織,下貝氏的硬度接近馬氏體,而韌性優(yōu)于馬氏體,從而使得高鉻鑄鐵獲得較好的沖擊韌性。