閆金順，賀全智，李 輝，馬利云，劉 麗

（呂梁學(xué)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(zhì)。這主要是由于這兩種元素決定了碳化物的類(lèi)型和數(shù)量，影響著鑄鐵的耐磨性能。且這兩種元素的含量會(huì)影響到材質(zhì)的沖擊韌度，對(duì)材質(zhì)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(guò)高，則鑄鐵易出現(xiàn)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(duì)鑄鐵的基本組織有著一定的影響。如果鑄鐵中的硅含量過(guò)高，其淬透性就會(huì)相應(yīng)的降低，因此在鑄造時(shí)要嚴(yán)格控制Si的量，保證熱處理后鑄鐵的硬度達(dá)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(tài)的能力，在實(shí)際研制中可將其含量控制在1.0以下。

Mn能夠穩(wěn)定奧氏體，起到擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的作用，但Mn也會(huì)在一定程度上降低Ms點(diǎn)，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(jù)Mn的特點(diǎn)和作用機(jī)理將其應(yīng)用量控制在0.5%至1.0%。

Ni能夠提高鑄鐵的淬透性，也會(huì)形成碳化物，其能夠全部進(jìn)入到基體中，但是在生產(chǎn)過(guò)程中，Ni會(huì)降低Ms點(diǎn)，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(huì)在一定程度上影響鑄鐵的硬度和性能，如果含量過(guò)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(huì)造成基體的割裂，屬于有害性元素，在用量上應(yīng)做以嚴(yán)格的控制。經(jīng)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(shè)計(jì)

（1）Cr20材質(zhì)的縮尺。高鉻耐磨鑄鐵具有硬度大、打磨困難的特點(diǎn)，如果縮尺把握不夠準(zhǔn)確，很容易對(duì)整體的裝配造成影響，在設(shè)計(jì)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(chǎn)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(diǎn)內(nèi)容。一是要選擇樹(shù)脂砂來(lái)完成制芯，樹(shù)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(lái)保證型芯的強(qiáng)度。二是要嚴(yán)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(guān)系，因此上箱冒口的箱帶設(shè)計(jì)要合理，避免其對(duì)冒口收縮造成影響。三是要合理控制芯子的緊實(shí)度，使其吃砂量保持在180mm以上。將芯設(shè)計(jì)成中空狀，在組箱時(shí)完成砂的填充，避免砂芯收縮對(duì)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(xiàn)象的出現(xiàn)。

（3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，可采用陶瓷管來(lái)完成直澆工作。在澆筑工作開(kāi)始之前，要在直澆管道的底部鋪設(shè)具有耐火性能的磚石，以此來(lái)防止沖砂現(xiàn)象的發(fā)生。以手工開(kāi)設(shè)的方式在內(nèi)澆道上設(shè)置分型面，內(nèi)澆道可看做是8個(gè)扁形梯，其上下尺寸分別為50mm和60mm，高度分別為10mm和20mm。內(nèi)澆道要將輥套的1/4~1/6圓周覆蓋，以此來(lái)防止局部過(guò)熱現(xiàn)象的發(fā)生。在澆注過(guò)程中，如果澆道開(kāi)設(shè)不合理很容易引起鑄鐵開(kāi)裂，為防止這一現(xiàn)象，可將F直、F橫、F內(nèi)的比規(guī)定為 1.8：1.8：2.0。

（4）冒口的設(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)。冒口要具備一定的保溫性能，以此來(lái)提高其補(bǔ)縮的效果。在冒口位置的選擇上，要盡量避開(kāi)鑄件的熱節(jié)和內(nèi)腔的加強(qiáng)筋。選擇較小的冒口補(bǔ)貼，保證打磨工作能夠順利的進(jìn)行，采用圓角過(guò)度的方式來(lái)完成冒口的根部和鑄件間的連接。

3 輥套的質(zhì)量控制

（1）原料的選擇。原料的合理選擇是保證質(zhì)量的關(guān)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(lái)調(diào)整碳的含量，使用高碳錳（65%以上）來(lái)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(diǎn)的控制。熔點(diǎn)的控制工作可以通過(guò)控制加料的順序來(lái)完成，根據(jù)原料的性質(zhì)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(jié)束后進(jìn)行取樣分析，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整成分，對(duì)進(jìn)爐的原材料進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

（3）澆注。高鉻鑄鐵受溫度的影響較大，如果溫度過(guò)高很容易出現(xiàn)粘砂和縮孔等現(xiàn)象。一旦發(fā)生粘砂，清理工作量將會(huì)大大增加。為了創(chuàng)造良好的澆注條件，必須嚴(yán)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(guò)1340℃。在澆筑的高度達(dá)到冒口高度的一半時(shí)，可以將澆筑的方式更改為點(diǎn)澆，在澆注達(dá)到冒口后立刻加入保溫劑，做好鑄鐵的保溫工作，提高補(bǔ)縮的效果。

（4）打箱控制。由于高鉻耐磨鑄鐵的導(dǎo)熱性能較差，因此打箱的溫度不宜過(guò)高，一般控制在150℃左右，避免裂紋的產(chǎn)生。打箱的時(shí)間要根據(jù)季節(jié)來(lái)確定，冬季可控制在8天，夏季則控制在12天。由于打箱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起鑄件退火，降低鑄件的硬度，因此必須按照規(guī)定的打箱時(shí)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(lái)完成，在1000℃的溫度下對(duì)鑄鐵進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間為4小時(shí)，冷卻后將其投入到500℃的爐中加熱7小時(shí)。經(jīng)熱處理后，鑄態(tài)組織變?yōu)轳R氏體、碳化物與少量奧氏體的結(jié)合體。

4 結(jié)語(yǔ)

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(yán)格控制Cr20材質(zhì)的縮尺、涂料的選擇以及澆注系統(tǒng)的尺寸。質(zhì)量控制方面，要合理把握澆注的溫度、熔點(diǎn)和打箱的時(shí)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(shù)，2012，（6）.

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