高鉻耐磨鑄鐵輥套的研制

閆金順，賀全智，李 輝，馬利云，劉 麗

（呂梁學院，山西 呂梁 033000）

1 鑄造成分的選擇

Cr元素與C元素是高鉻耐磨鑄鐵中的重要元素，這兩種元素很大程度上決定了鑄鐵的性質。這主要是由于這兩種元素決定了碳化物的類型和數量，影響著鑄鐵的耐磨性能。且這兩種元素的含量會影響到材質的沖擊韌度，對材質的整體性能影響較大。綜合考慮之下，將Cr元素的比例定為18%至19%，將C元素的比例定為2.7%至2.95%，如此不僅能夠保證鑄鐵的性能，也能降低合金的使用成本。如果鑄鐵的碳值偏低，則其硬度得不到保障，如果碳值過高，則鑄鐵易出現裂紋，因此可將Cr與C的比值控制在6.8至7左右。

Si作為促石墨化原料，對鑄鐵的基本組織有著一定的影響。如果鑄鐵中的硅含量過高，其淬透性就會相應的降低，因此在鑄造時要嚴格控制Si的量，保證熱處理后鑄鐵的硬度達到要求。在一般情況下，Si的含量可保證在0.7%左右。但Si具有改變碳化物形態的能力，在實際研制中可將其含量控制在1.0以下。

Mn能夠穩定奧氏體，起到擴大奧氏體相區的作用，但Mn也會在一定程度上降低Ms點，使鑄鐵在淬火后剩余較多的奧氏體，影響了鑄鐵的抗磨性。在研制中，可根據Mn的特點和作用機理將其應用量控制在0.5%至1.0%。

Ni能夠提高鑄鐵的淬透性，也會形成碳化物，其能夠全部進入到基體中，但是在生產過程中，Ni會降低Ms點，有損鑄鐵的抗磨性。在綜合考慮之下，可將Ni的使用量控制在0.5%至1.2%。

Mo會在一定程度上影響鑄鐵的硬度和性能，如果含量過低，則鑄鐵的硬度得不到保障，因此可將其使用量控制在1.7%至1.8%左右。

P、S會造成基體的割裂，屬于有害性元素，在用量上應做以嚴格的控制。經綜合分析，可將P、S的使用量定為0.04%以下。

2 鑄造工藝的設計

（1）Cr20材質的縮尺。高鉻耐磨鑄鐵具有硬度大、打磨困難的特點，如果縮尺把握不夠準確，很容易對整體的裝配造成影響，在設計制造上，可將高鉻耐磨鑄鐵輥套的縮尺控制在2.0%左右。

（2）涂料及型、芯的選擇。為了避免輥套產生裂紋、降低制造的生本，在涂料及型、芯的選擇上要注意以下幾點內容。一是要選擇樹脂砂來完成制芯，樹脂的加入量必須控制在1.2%~1.4%之間，固化物的加入量則要保持在0.6%~1.0%，以此來保證型芯的強度。二是要嚴格控制鑄型的吃砂量，吃砂量要盡量保持在200mm左右。由于吃砂量與鑄鐵的硬有很大的關系，因此上箱冒口的箱帶設計要合理，避免其對冒口收縮造成影響。三是要合理控制芯子的緊實度，使其吃砂量保持在180mm以上。將芯設計成中空狀，在組箱時完成砂的填充，避免砂芯收縮對退讓性造成影響。四是要合理選擇涂料，盡量將鋯英粉用作主要原料，避免粘砂現象的出現。

（3）澆注系統的設計。在澆注系統的設計上，可采用陶瓷管來完成直澆工作。在澆筑工作開始之前，要在直澆管道的底部鋪設具有耐火性能的磚石，以此來防止沖砂現象的發生。以手工開設的方式在內澆道上設置分型面，內澆道可看做是8個扁形梯，其上下尺寸分別為50mm和60mm，高度分別為10mm和20mm。內澆道要將輥套的1/4~1/6圓周覆蓋，以此來防止局部過熱現象的發生。在澆注過程中，如果澆道開設不合理很容易引起鑄鐵開裂，為防止這一現象，可將F直、F橫、F內的比規定為 1.8：1.8：2.0。

（4）冒口的設計。為了提升鑄鐵的性能，要按照順序凝固的原則完成頂部冒口的設計。冒口要具備一定的保溫性能，以此來提高其補縮的效果。在冒口位置的選擇上，要盡量避開鑄件的熱節和內腔的加強筋。選擇較小的冒口補貼，保證打磨工作能夠順利的進行，采用圓角過度的方式來完成冒口的根部和鑄件間的連接。

3 輥套的質量控制

（1）原料的選擇。原料的合理選擇是保證質量的關鍵步驟，在具體選擇上，可選用含碳量在8%以上，含硅量在2%左右的高鉻品，使用低碳鉻來調整碳的含量，使用高碳錳（65%以上）來增加碳的含量。在爐料的配比上，可將高碳鉻鐵的含量控制在33%，鎳含量在1%，鉬鐵含量在3%，錳鐵含量在0.6%，其余皆為廢鐵材料。

（2）熔點的控制。熔點的控制工作可以通過控制加料的順序來完成，根據原料的性質將加料的順序定為先加入廢鋼再加入合金最后加入鉬鐵和鎳。在熔清結束后進行取樣分析，根據實際情況調整成分，對進爐的原材料進行嚴格的控制。

（3）澆注。高鉻鑄鐵受溫度的影響較大，如果溫度過高很容易出現粘砂和縮孔等現象。一旦發生粘砂，清理工作量將會大大增加。為了創造良好的澆注條件，必須嚴格控制澆注的溫度。澆注的溫度可控制在1300℃至1330℃之間，最高不可超過1340℃。在澆筑的高度達到冒口高度的一半時，可以將澆筑的方式更改為點澆，在澆注達到冒口后立刻加入保溫劑，做好鑄鐵的保溫工作，提高補縮的效果。

（4）打箱控制。由于高鉻耐磨鑄鐵的導熱性能較差，因此打箱的溫度不宜過高，一般控制在150℃左右，避免裂紋的產生。打箱的時間要根據季節來確定，冬季可控制在8天，夏季則控制在12天。由于打箱時間過長會引起鑄件退火，降低鑄件的硬度，因此必須按照規定的打箱時間完成打箱工作。

（5）鑄鐵輥套熱處理。熱處理工作采用空氣淬火與回火工藝來完成，在1000℃的溫度下對鑄鐵進行加熱，加熱時間為4小時，冷卻后將其投入到500℃的爐中加熱7小時。經熱處理后，鑄態組織變為馬氏體、碳化物與少量奧氏體的結合體。

4 結語

高鉻耐磨鑄鐵輥套研制，要注意鑄造成分選擇及合理配比材料成分，從根本上保證鑄鐵的性能。鑄造工藝要嚴格控制Cr20材質的縮尺、涂料的選擇以及澆注系統的尺寸。質量控制方面，要合理把握澆注的溫度、熔點和打箱的時間，以保證高鉻耐磨鑄鐵輥套的性能。

［1］孫鑫志，蘇文生，陳淑平，譚平.高鉻耐磨鑄鐵輥套的研制［J］.鑄造技術，2012，（6）.

［2］王文韶，劉俊友，劉杰.鈦強化中鉻鑄鐵顯微組織和耐磨性能研究［J］.鑄造技術,2012，（12）.