对高铬铸铁的一些认识.docx
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对高铬铸铁的一些认识
对高铬铸铁的一些认识
高铬铸铁是最重要的耐磨材料之一，适用于各种高应力磨料磨损的工况条件，广泛应用于机械、冶金、采矿及矿产品加工等行业。
近年来，各工业国家都很重视对高铬铸铁的研究工作，以期充分利用其优异的耐磨性能。
含铬量在12%以上的高铬铸铁，开发于20世纪初期，1917年获得了美国专利。
当时，由于对高铬铸铁的特点了解不多，其潜能未能充分发挥，因而未被广泛采用。
20世纪中期，美国国际镍公司研究开发了镍硬系列共4种耐磨铸铁（NiHard1～4），其中，镍硬4（NiHard4）于1951年获得了美国专利，逐渐成为大家所熟知的耐磨材料，广泛应用于矿产品加工行业。
镍硬4的耐磨性能很好，且有适当的抗冲击能力，但是，仍然因其抗冲击能力欠佳而限制了其在高应力磨料磨损条件下的应用。
20世纪60年代，美国Abex公司，为改善高铬铸铁的性能，进行了大量的研究工作，系统研究了Ni、Mo、Mn、Si、Cr和C等元素在高铬铸铁中的作用。
随后，美国ClimaxMolybdenum公司又对Mo和Cu在高铬铸铁中的作用进行了系统的研究。
80年代，美国内政部矿业局的研究中心又对高铬铸铁的热处理进行了研究。
美国材料试验学会制定的标准ASTMA532《抗磨铸铁》中基本体现了上述研究工作的成果。
我国标准GB/T8263－1999《抗磨白口铸铁件》中，等效采用了ASTMA532－93a标准中所列的8个牌号中的7个，其中，属于高铬铸铁的4个牌号全都采纳了。
高铬铸铁耐磨件，在我国应用很广，随着矿业和冶金行业的迅速发展，对高铬铸铁件的需求增长很快，目前，年产量已超过50万吨，不仅供国内各行业使用，也有相当数量的铸件出口。
尽管高铬铸铁的应用已有80多年的历史，而且对其进行过很多研究工作，但是，到目前为止，我们对高铬铸铁的了解仍然不够全面，还有待在生产实践中进一步深化认识，如：
（1）为了适应不同的工况条件，高铬铸铁已有多种牌号，但总体而言，化学成分的变化范围还太宽。
例如：
当前的牌号中，铬含量在8%～30%之间，需要优选而不宜随意确定；碳含量一般在2.0%～3.9%之间，ClimaxMolybdenum公司的超高碳牌号甚至可达4.3%，范围也不可谓不小。
此外，合金元素钼、镍、锰和铜的合理用量及其间的互补关系，也有待更深入的探讨。
总之，在优化成分配比方面还大有可为。
（2）化学成分的变化范围很大，而热处理工艺却相对地比较简单，只有软化退火、硬化处理、回火等几种方式，加热温度的控制范围差别也不大。
应该提到的是：
目前，我国生产高铬铸铁件的厂家很多，但其中有不少企业只是简单地按规定的化学成分生产，而对这种材料的特性知之甚少，不能够根据企业的具体条件和铸件的特点不断优化生产工艺，这样，当然难以制造出高质量的产品，更不用说自行研究开发新产品了。
因此，有必要将高铬铸铁的一些特性和工艺要点向有关企业作简要的介绍。
一、作为抗磨材料的高铬铸铁
磨料磨损（AbrasiveWear）是机件磨损方式的一种，通常是指处理砂土、矿石、岩石、等物料时，由这类物料造成机件的磨损。
这类物料与机件表面相互作用的方式很多，有冲击、滚动、滑动和冲刷等。
关于磨料磨损的分类，当前世界各国广泛认同的是H.S.Avery提出的分类方法，将磨料磨损分为三类。
（1）凿削性碰撞磨损
这是指较大块磨料与机件表面相互撞击而造成机件的磨损，是最严重的磨料磨损，如破碎机颚板破碎岩石，挖掘机挖取堆积的石块等。
由于有强冲击作用，要求耐磨机件有相当高的韧性，以避免机件破裂。
在此种工况条件下，一般都采用高锰钢铸件或表面淬硬的低合金钢铸件。
（2）研碎性高应力磨损
用两个工作表面破碎粒状材料时，由于颗粒与工件之间作用的应力很高，足以使颗粒破碎，所以称之为高应力磨损。
（3）擦伤性低应力磨损
磨料颗粒以相当高的速度流经工件的工作表面，使工作表面磨损，由于两者之间的应力不足以使颗粒破碎，所以称之为低应力磨损，如溜槽、泵和抛丸机叶片的工况条件都是。
用于
（2）、（3）两种工况条件的耐磨件，目前的首选材料都是高铬铸铁。
在作业时应力不太高、冲击作用甚小的情况下，低合金白口铸铁和美国国际镍公司开发的镍硬4号铸铁（含Cr8～9%；Ni5.0～6.5%;C2.6～3.2%）也都是常用的材质。
就现今的高铬铸铁而言，如果按照铸件的特点适当地控制化学成分，并予铸件以正确的热处理，则铸件的耐磨性和韧性都优于镍硬4铸铁制品。
所以，用于高应力磨料磨损和冲击作用不太强的碰撞磨损条件的耐磨件，大都采用高铬铸铁而很少采用镍硬4，如碎矿辊、锤式破碎机锤头、球磨机衬板等。
此外，由于高铬铸铁具有相当好的耐蚀性能，一些同时经受磨料磨损和腐蚀作用的耐磨件，如湿磨机部件、渣浆泵叶轮和内衬等，尤宜用高铬铸铁制造。
二、高铬铸铁的化学成分
高铬铸铁是多元合金，其中铬和碳是是基本成分，钼、镍、锰和铜是常用的合金元素。
1、铬
高铬铸铁中，铬是强碳化物形成元素，其含量对碳化物形态的影响至关重要：
铬含量在8%以下时，碳化物为M3C型（此处M代表Fe、Cr及其他合金元素，以下同此），不仅硬度较低（维氏硬度1000左右），而且呈连续网状分布，铸铁易于脆断；
随着铬含量的提高，铸铁中的碳化物逐渐向M7C3型转变。
超过12%以后，碳化物主要为M7C3型。
此种碳化物呈杆状或片状，连续性较差，而且硬度较高（维氏硬度1600左右），铸铁的耐磨性和韧性都有颇大的改善。
铬含量在8%～10%之间，则碳化物既有M3C型，也有M7C3型。
由于有M7C3型碳化物，干扰了M3C型碳化物的连续性，铸铁的韧性仍然明显高于低铬铸铁；
高铬、低碳的情况下，还会出现硬度较低的M23C6型碳化物。
如铬含量在12%以上，但并不太高，而碳含量低，Cr/C比在8以上，也可能出现M23C6型碳化物。
热处理时，奥氏体中析出二次碳化物的过程中，由于来不及充分扩散，局部碳含量低，一般就会析出M23C6型碳化物。
如果铸件在腐蚀磨耗的工况条件下使用，要求铸铁既耐磨又耐腐蚀，则铸铁的含铬量应按下式计算：
Cr（%）≥10×C%+12.5%
上式的出发点是：
高铬铸铁中，碳化物的电极电位高于基体组织，提高耐腐蚀性的关键在于提高基体的耐腐蚀性，为此，应保证基体中的含铬量在12.5%以上；此外，高铬铸铁中碳化物的铬含量大致是含碳量的10倍。
含铬量在35%以上的铸铁，耐蚀性、耐热性都很好，但其中的碳化物为M23C6型，基体组织以铁素体为主，不能给碳化物以坚强的支撑，只宜用于低应力磨损的工况条件。
高铬铸铁中的铬也可以使马氏体转变开始温度MS提高，这主要是因为铬是强碳化物形成元素，大量的铬与碳结合，使奥氏体中溶解的碳浓度降低，而降低碳浓度对提高MS的作用比其他合金元素的作用大得多。
2、碳
高铬铸铁中的碳含量，是影响铸铁中碳化物的数量的主要因素。
一般说来，碳含量提高，碳化物增多，铸铁的耐磨性较好，但脆性增强。
Fe－Cr－C三元合金中的共晶碳含量，是一项重要的数据，对于判断高铬铸铁的显微组织、调整铸铁的成分、控制铸件的质量，都是重要的依据。
既然是三元合金，共晶碳含量（CE）当然与铬含量有关，大致可按下式计算，也可参考表1作粗略的估计。
共晶碳含量CE=4.4－0.054（%Cr）
表1高铬铸铁的共晶碳含量与铬含量的关系
铬含量（%）
10
15
20
25
30
共晶碳含量（%）
3.9
3.6
3.3
3.0
2.8
亚共晶高铬铸铁凝固过程中，先析出奥氏体枝晶，然后发生共晶转变，形成奥氏体－碳化物共晶体。
碳含量低于共晶碳含量愈多，奥氏体枝晶的量也就愈多。
接近共晶成分的高铬铸铁，基本上不析出奥氏体枝晶，全部转变为共晶体。
过共晶高铬铸铁凝固时，先析出初生碳化物，然后发生共晶转变，初生碳化物的晶粒粗大，而且很脆，不能体现高铬铸铁的优点。
因此，过共晶高铬铸铁实际上很少采用，只在特殊条件下用于擦伤性低应力磨损的工况条件。
通常，用于制造耐磨件的，主要是亚共晶高铬铸铁。
在亚共晶范围内，提高碳含量，不仅共晶碳化物增多，而且，如果能通过热处理使奥氏体组织中析出二次碳化物，则不仅增加了碳化物，而且，由于析出二次碳化物后，碳化物周围的奥氏体中碳含量进一步降低，马氏体转变开始温度Ms提高，还可以增加基体组织中的马氏体。
因此，提高碳含量使硬度提高的作用是多方面的，其制约因素则是脆性增高。
3、其他合金元素
虽然高铬铸铁的铬含量很高，但主要存在于共晶碳化物和次生碳化物内，只有总量的一小部分溶于基体中、起强化基体的作用，铸铁的“硬化能力”并不好。
从提高铸铁的“硬化能力”（即易于得到马氏体）考虑，只依靠增铬是不够的。
例如：
含碳2.7%，含铬15～20%的高铬铸铁，铸态的基体组织主要是珠光体；将含铬量提高到27%，铸态的基体组织则以铁素体为主，对于支撑硬质碳化物、作用是不够的，铸铁的耐磨性不能令人满意。
因此，为提高铸件的硬化能力，往往要加入其他合金元素，常用的有钼、镍、锰、铜等。
再就是，还有熔炼过程不得不加入的合金元素，例如硅。
加入高铬铸铁中的合金元素，往往有双重作用：
可以抑制珠光体形成的元素，应用不当时，也可能促进珠光体的形成；可以促进析出二次碳化物的元素，也可能抑制其析出；可以促进马氏体形成的元素，也可能起相反的作用。
生产厚壁铸件，一般都需要加入钼、镍、铜、锰等合金元素，以改善其硬化能力。
这种情况下，应根据铸件的壁厚及其冷却条件，确定适当的合金用量。
如加入合金量太多，就可能会导致保留奥氏体增多，硬化处理困难，反而对耐磨性有负面影响。
因此，要使合金元素充分发挥作用，需要通过试验、分析、研究，找到适合自己具体条件方案，不可以简单地采用他人的数据，也不宜随意确定。
（1）钼
钼是高铬铸铁中的重要合金元素。
钼是强碳化物形成元素，主要存在于M7C3中，含钼的碳化物凝固过程自液相中析出时，还可能形成高硬度的M2C型、M6C型碳化物，但为量不很多。
能形成高硬度的碳化物，是加入钼可以提高高铬铸铁硬度、改善耐磨性的主要原因。
同时，钼在高铬铸铁中形成稳定的碳化物，可以使奥氏体中的含碳量降低，从而使马氏体转变开始温度Ms提高，可增强铸铁的硬化能力，抑制珠光体的形成。
钼也可以少量固溶于奥氏体中，但其对增强基体的作用不太大。
（2）镍
镍在碳化物中的溶解度很小，基本上全部溶于奥氏体，有强化基体的作用，因而能提高高铬铸铁的硬化能力。
但镍是扩大奥氏体区的元素，稳定奥氏体的能力很强，所以，加入镍会使铸铁中保留的奥氏体量增多，导致耐磨性降低。
有研究结果表明：
含镍5.5%的高铬铸铁中，保留的奥氏体很多，而且难以通过热处理使之转变。
铸铁中镍和锰的含量较高时，AC3温度降低，进行硬化处理时宜适当降低处理时的加热温度，以避免处理后保留的奥氏体量过多。
但是，这样做的负面作用是得到的马氏体的碳含量较低，因而铸铁的硬度和耐磨性较低。
（3）锰
锰大部分溶于奥氏体，也有一部分进入碳化物，有增强高铬铸铁硬化能力的作用。
但是，锰也和镍一样，稳定奥氏体的作用很强，会导致保留的奥氏体量增多。
（4）铜
铜在碳化物中的溶解度也很小，可溶于奥氏体，但溶解度不高（约2%）。
在高铬铸铁中，铜可以提高硬化能力，与钼配合使用效果更好。
铜也会使铸铁中保留的奥氏体量增多。
（5）硅
高铬铸铁中的硅，主要是为在熔炼过程中脱氧而加入的，硅不溶于碳化物，主要存在与基体中。
1%以下的含硅量就可促进奥氏体转变，使保留的奥氏体量减少。
但是，硅促进珠光体析出的作用强，不利于铸铁的耐磨性。
因此，应严格控制硅含量。
三、高铬铸铁的显微组织
高铬铸铁的性能与其显微组织密切相关。
碳化物的种类、形态和数量当然影响铸铁的耐磨性和韧性；基体组织在磨料磨损条件下能否牢固地支撑硬质碳化物，使其不致在应力和冲击作用下剥落也是至关重要的。
为了更好地了解高铬铸铁的显微组织，需要对其相变的基本规律有所了解。
考虑到常用高铬铸铁中的铬含量大致都在15%～20%之间，图1中列出了Fe－C－Cr三元相图中Cr=17%的截面的一角，供参考。
图1Fe－C－Cr三元相图（Cr17%的截面）
α－铁素体；γ－奥氏体；L－液体
高铬铸铁一般都选取亚共晶成分，凝固时，先析出初生奥氏体枝晶，冷却到共晶温度后，发生共晶转变，形成由共晶奥氏体和共晶碳化物组成的共晶体。
奥氏体在高温下是稳定的。
如果在平衡条件下冷却到共析转变温度（800℃左右），奥氏体就会转变为铁素体和碳化物，也就是说铸铁的显微组织中会有珠光体或贝氏体。
铸件在铸型中冷却，其冷却速率当然比平衡条件下高得多，而且又因铸件壁厚不同而各异。
高铬铸铁铸件在铸型中冷却时，由于铸铁的化学成分不同、冷却速率不同，其中的初生奥氏体枝晶和共晶奥氏体可能一直保留到室温，也可能有一部分转变为马氏体或铁素体和细小碳化物（珠光体或贝氏体，还可能有铁素体和M23C6型碳化物的混合体）。
铸件壁薄（冷却速率高）、铸铁中的Cr/C比高，铸铁中加有镍、锰、钼等合金元素，都可能是促使奥氏体保留下来的因素。
1、基体组织
这里所说的基体组织，是指初生奥氏体枝晶、共晶奥氏体以及这两种奥氏体在冷却过程中发生转变所产生的组织。
亚共晶高铬铸铁中的基体组织，是决定其耐磨性和力学性能的重要因素。
（1）奥氏体
高铬铸铁中的合金元素含量很高，碳含量也不低，这些因素可以使其马氏体开始转变温度MS降低到0℃以下，奥氏体的稳定性很高。
无论是铸态的、或经热处理的高铬铸铁，基体组织中，一般都含有大量的奥氏体。
一般情况下，经最终处理的铸件，组织中的奥氏体含量（体积分数）大都在30%左右。
冷却速率高的薄壁铸件中，可能在70%以上。
在保留奥氏体含量高的情况下，即使经－196℃的冷处理，也难以使之降低到10%以下。
我们在这里称之为“保留奥氏体”，是为了区别于淬火钢中为量不多的“残留奥氏体”。
无论是铸态的或经热处理的，高铬铸铁的基体组织中都保留有相当多的奥氏体，既有初生奥氏体枝晶，也有共晶奥氏体。
这种“保留奥氏体”的含量以多少为好呢？
很多研究结果都表明，对通常应用的各牌号高铬铸铁件而言，经硬化处理后，与最高硬度值对应的保留奥氏体（Vγ）含量大致在20%左右。
Vγ含量在20%以下时，铸铁组织中珠光体一般都较多，随着Vγ含量的增多，珠光体减少，而由奥氏体转变的马氏体增多，硬度因而随之提高。
Vγ含量为20%左右时，Vγ含量和马氏体含量处于最佳的平衡状态，硬度值最高。
Vγ含量超过20%以后，随着Vγ含量的增加，马氏体量相对地不断减少，硬度也就持续下降。
铸件中的保留奥氏体含量，是影响铸件使用性能的重要因素之一。
高铬铸铁中的奥氏体含量难以在光学显微镜下测定，目前可用计算机修正的X—射线绕射分析仪测定，考虑到一般生产企业不能进行此项测定，所以我们暂不涉及有关定量控制的问题。
基体组织以奥氏体为主的高铬铸铁，韧性较好，而且铸件作业过程中受到冲击的表面上，奥氏体会发生加工硬化，硬度提高，可改善作业表面的耐磨性。
高铬铸铁件作业表面的奥氏体，在外力作用下加工硬化，硬度可达HV900～950。
但是，这样的加工硬化层很浅，表面以下的奥氏体又很软，不能给共晶碳化物以充分的支撑，因而其耐磨性低于基体中马氏体含量较多的高铬铸铁。
高铬铸铁的奥氏体中，碳、铬含量较高，而且一般还含有锰、镍和钼等合金元素，因而其稳定性相当高。
为了使高铬铸铁中的组织中有较多的马氏体，就得采用措施降低这种奥氏体的稳定性，使之易于发生组织转变。
亚共晶高铬铸铁中，初生奥氏体枝晶量多，而且比较粗大。
各种合金元素在奥氏体枝晶中的分布是不均匀的，这里，以含碳2%、硅0.48%、锰3.73%、铬17.6%、钼3%的高铬铸铁为例，用图2说明初生奥氏体枝晶中碳、铬和硅分布大致的情况。
图2碳、铬、硅在初生奥氏体枝晶中的分布情况
奥氏体枝晶的心部，是最先从液相中结晶形成的，碳、铬含量都较低。
此后在枝晶长大的过程中，碳、铬含量逐步增高。
发生共晶转变、析出共晶碳化物时，枝晶中的碳、铬急剧向共晶碳化物扩散，结果，其与碳化物相邻的部位，碳、铬含量很低。
也正是因为界面处奥氏体中的碳、铬含量很低，马氏体转变开始温度MS温度提高，此后的冷却过程中才易于转变为马氏体。
硅不溶于碳化物，只存在于基体中，析出碳化物时硅被排出，所以，邻近碳化物处的奥氏体中硅的浓度特高。
这样的奥氏体枝晶，在此后冷却过程中的组织转变，与冷却条件有关。
在铸件薄、冷却速率高的情况下，奥氏体将基本上保留下来，最多也只是邻近共晶碳化物的部位，因碳、铬含量低而转变为马氏体或珠光体。
如果铸件厚、冷却速率低，或予以“不稳定化处理”，局部奥氏体中也可能析出二次碳化物。
邻近共晶碳化物的共晶奥化体都很细小，而且由于共晶转变过程中碳和铬向共晶碳化物扩散，其中碳和铬的含量比枝晶边缘还低得多。
这样的奥化体稳定性更低，马氏体转变开始温度MS更高，在以后的冷却过程中更易于转变为细小的珠光体或马氏体。
高铬铸铁中的碳含量越高，初生奥氏体枝晶就越少，共晶奥氏体越多，铸铁组织中的保留奥氏体含量也就较少。
（2）马氏体
通过控制成分和予以适当的热处理，可以使高铬铸铁的基体组织中含有较多的马氏体。
含马氏体较多的高铬铸铁，硬度高、耐磨性好，强度高、对碳化物的支撑较强，但韧性低于基体组织主要为奥氏体的铸铁。
（3）珠光体和贝氏体。
无论是基体中以奥氏体为主、或含有较多马氏体的高铬铸铁，都应力求减少基体组织中的珠光体或贝氏体，其中还包括由铁素体和M23C6型碳化物形成的混合组织。
因为这种基体组织会使铸铁的耐磨性和力学性能降低。
当然，如果铸件需要切削加工，则应在加工前予以退火处理，使其基体中的马氏体转变为珠光体，硬度降低到HB400左右。
加工后再予以硬化处理。
2、碳化物
亚共晶高铬铸铁凝固过程中，先析出初生奥氏体枝晶，然后发生共晶转变，形成共晶团。
共晶团中，共晶碳化物呈簇状分布，铸态组织中的共晶团如图3所示。
中间是细粒状碳化物，其后是粒状和细条状向周边延伸的碳化物，共晶团的边缘则是较粗的细粒状碳化物。
碳化物之间的是共晶奥氏体，共晶团外是奥氏体枝晶。
图3铸态亚共晶高铬铸铁中的碳化物
a－铬含量9.9%，碳含量3.12%；
b－铬含量16.5%，碳含量3.01%
接近共晶成分的高铬铸铁，基本上不含有奥氏体枝晶和初生碳化物，只有共晶组织。
共晶团中的碳化物见图4。
图4铸态共晶高铬铸铁中的碳化物
a－铬含量9.7%，碳含量3.88%；
b－铬含量16.0%，碳含量3.45%
过共晶高铬铸铁凝固过程中，先析出粗大的初生碳化物，然后发生共晶转变，形成共晶团。
铸态的显微组织的碳化物见图5。
图5铸态过共晶高铬铸铁中的碳化物（×200）
a－铬含量15.5%，碳含量3.99%；
b－铬含量18.2%，碳含量3.69%
M7C3型碳化物的晶粒为六边形杆状为片状结构。
用电子显微镜进行的研究表明，M7C3型碳化物往往具有结晶层错的结构缺陷，其影响有待进一步的研究。
初生碳化物形成以后，不会因热处理而改变。
共晶碳化物，在此后的热处理过程中，不会完全溶解，但在经长时间的保温，外形可能有所改变。
高铬铸铁在缓慢冷却过程中，或在“不稳定化处理”的条件下，可以自奥氏体中析出细小的二次碳化物。
高铬铸铁的共晶奥氏体中析出二次碳化物时，由于其碳含量比奥氏体枝晶的边缘还要低，而且碳的扩散不够快，局部Cr/C比高，主要都是低硬度的M23C6型。
二次碳化物不析出在共晶碳化物附近，而以单个颗粒的形式形成于共晶奥氏体中，奥氏体枝晶的边缘也可能析出二次碳化物。
M23C6型碳化物在热处理过程中还可能再转变为M7C3型。
含铬量一定时，高铬铸铁中的碳含量是控制其耐磨性和韧性的关键因素。
提高含碳量则组织中共晶碳化物增多，耐磨性好而韧性差，反之亦是。
ClimaxMolybdenum公司的F.Maratray提出，高铬铸铁中碳化物M7C3含量的体积分数可按下式计算：
CV（%）=12.33（%C）+0.55（%Cr）－15.2
式中：
CV—碳化物含量的体积分数（%）；
%C—碳含量（质量分数，%）；
%Cr—铬含量（质量分数，%）。
有人采用电解萃取实验方法对上式进行过验证，确认其是适用的。
3、显微组织举例
生产高铬铸铁件，分析显微组织是控制产品质量的重要环节。
以下，就常用的亚共晶高铬铸铁，列出铸态和硬化态的显微组织各一种，供参考。
（1）铸态组织
试验用高铬铸铁的主要成分：
碳3.25%；铬18.2%；钼0.58%。
砂型铸造的试样，铸态下的显微组织见图6，试样用10%的亚硫酸铵水溶液浸蚀。
图6铸态高铬铸铁的显微组织
（低倍率）
由图6可见，亚共晶高铬铸铁中，初生奥氏枝晶很发达，量很大。
枝晶之间暗色部分是共晶体，其中，除共晶碳化物外，还有共晶奥氏体和共晶奥氏体转变的产物（马氏体或珠光体之类）。
上述试样在高放大倍率下的情形见图7。
图7铸态高铬铸铁的显微组织
（高倍率）
共晶碳化物周边的奥氏体，碳含量低，MS温度提高，基本上全部变为马氏体或贝氏体。
初生奥氏体枝晶边缘，也可能产生少量珠光体。
（2）硬化处理后的组织
含碳2%，铬28%，镍2%的高铬铸铁，经硬化处理的显微组织见图8。
图中，a是铸铁的显微组织；b是对组织的说明。
图8低碳、高铬铸铁的显微组织及其说明
a－显微组织；b－对显微组织的说明
在高放大倍率下，共晶碳化物周边、二次碳化物周边（碳、铬瘠化区），可见到珠光体或马氏体。
四、高铬铸铁件的热处理
高铬铸铁的耐磨性和力学性能，都与其显微组织有密切的关系。
由于其中含有大量昂贵的元素，应该通过热处理使之充分发挥作用。
热处理是铸件生产工艺中的重要环节。
也有的铸件可不经热处理，直接以铸态使用，但这种情况不多。
高铬铸铁是脆性材料，很容易因温度骤变而致使铸件产生裂纹。
无论进行何种热处理，尤其是结构复杂的铸件，热处理时应注意以下两点。
●尽可能地采用冷炉装料方式；
●加热时升温速率不宜高于50℃/小时。
高铬铸铁件的热处理工艺，目前大致有以下几种：
1、硬化处理和回火
高铬铸铁是重要的抗磨材料，为了提高铸件的耐磨性，应力求增加组织中的碳化物，并使基体组织以马氏体、奥氏体为主，尽量减少铁素体、珠光体、贝氏体的含量。
对于铸态组织中保留的奥氏体很多、硬度达不到要求的铸件，需予以硬化处理。
高铬铸铁的硬化处理与一般钢、铁件的淬火大不一样，有其自己的特点。
高铬铸铁件的硬化处理包括不稳定化处理和硬化两个步骤，硬化后还应进行回火。
1）不稳定化处理
将铸件加热到950-1050℃之间的最佳温度，在此温度下保温，使奥氏体的稳定性降低，析出二次碳化物，碳化物周围的奥氏体中的碳、铬含量随之降低，马氏体转变开始温度Ms提高，在此后的冷却过程中易于转变为马氏体。
保温温度的选定是很重要的，应根据生产中铸铁的成分，通过试验求得。
如保温温度过高，则奥氏体中碳和合金元素的含量提高，Ms温度降低，冷却后保留的奥氏体量增多，铸件的硬度下降；如保温温度太低，则硬化时产生的马氏体中碳含量低，也会使铸件的硬度降低。
在950～1050℃下保持的时间，一般按铸件壁厚每25mm保温1小时考虑，但不宜少于3小时，以期使奥氏体中充分析出二次碳化物。
2）硬化
由于高铬铸铁中合金元素的含量高、硬化性能好，一般情况下，经不稳定化保温后，在空冷条件下就可使奥氏体转变为马氏体。
壁较厚的铸件，可采取吹风或喷雾等方法加速冷却，但应注意使铸件各部位的冷却均匀。
形状简单的铸件，也可采用油淬的冷却方式。
含C2.35%、Cr18.23%、Mo0.58%的高铬铸铁，经970℃硬化处理后的显微组织
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