高铬铸铁

铮铮硬骨高铬铸铁（上篇）2009-8-5 17:20:49

高铬白口抗磨铸铁（以下简称高铬铸铁）是一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料。它以比合金钢高得多的耐磨性，和比一般白口铸铁高得多的韧性、强度，同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，加之生产便捷、成本适中，而被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一。

高铬铸铁属金属耐磨材料、抗磨铸铁类铬系抗磨铸铁的一个重要分支，是继普通白口铸铁、镍硬铸铁而发展起来的第三代白口铸铁。早在1917年就出现了第一个高铬铸铁专利。高铬铸铁一般泛指含Cr量在11-30%之间，含C量在2.0-3.6%之间的合金白口铸铁。我国抗磨白口铸铁国家标准（GB/T8623）规定了高铬白口铸铁的牌号、成分、硬度及热处理工艺和使用特性。其典型成分及工艺如下表：

表1高铬铸铁的牌号及化学成分（GB/T 8623） %

三二三事变四川大学牌号	C	Mn	Si	Ni	Cr	Mo	Cu	P	S
KmTBCr12	2.0-3.3	≤2.0	≤1.5	≤2.5	11.0-14.0	≤3.0	≤1.2	≤0.10	≤0.06
KmTBCr15Mo	2.0-3.3	≤2.0	≤1.2	≤2.5	11.0-18.0	≤3.0	≤1.2	≤0.10	≤0.06
KmTBCr20Mo	2.0-3.3	≤2.0	≤1.2	≤2.5	18.0-23.0	≤3.0	≤1.2	≤0.10	≤0.06
KmTBCr26	2.0-3.3	≤2.0	≤1.2	≤2.5	23.0-30.0	≤3.0	≤1.2	≤0.10	≤0.06

表2高铬铸铁的硬度（GB/T 8623）

牌号	铸态或去应力处理		硬化态或硬化态去应力处理		软化退化态
牌号	HRC	HBW	HRC	HBW	HRC	HBW
KmTBCr12	≥46	≥450	≥56	≥600	≤41	≤400
KmTBCr15Mo	≥46	≥450	≥58	≥650	≤41	≤400
KmTBCr20Mo	≥46	≥450	≥58	≥650	≤41	≤400
KmTBCr26	≥46	≥450	≥56	≥600	≤41	≤400

表3 高铬铸铁件热处理规范（GB/T 8623）

牌号	软化退火处理	硬化处理	去应力处理
KmTBCr12	920-960ºC保温1-8h,缓冷至700-750ºC保温4-8h,冷至600ºC以下出炉空冷或炉冷	920-980ºC保温2-6h，出炉空冷	200-300ºC保温2-8h，出炉空冷或炉冷
KmTBCr15Mo	920-960ºC保温1-8h,缓冷至700-750ºC保温4-8h,缓冷至600ºC以下出炉空冷或炉冷	920-980ºC保温2-6h，出炉空冷	200-300ºC保温2-8h，出炉空冷或炉冷
KmTBCr20Mo	960-1000ºC保温1-8h,缓冷至700-750ºC保温4-10h,缓冷至600ºC以下出炉空冷或炉冷	960-1020ºC保温2-6h，出炉空冷	200-300ºC保温2-8h，出炉空冷或炉冷
KmTBCr26	960-1000ºC保温1-8h,缓冷至700-750ºC保温4-10h,缓冷至600ºC以下出炉空冷或炉冷	960-1060ºC保温2-6h，出炉空冷	200-300ºC保温2-8h，出炉空冷或炉冷

美国高铬铸铁执行标准为ASTMA532M，英国为BS4844，德国为DIN1695，法国为NFA32401。俄罗斯在前苏联时期曾研制了12-15%Cr、3-5.5%Mn，壁厚达200mm的球磨机衬板，现执行ҐOCT7769标准。特别值得一提的是在近一个世纪里，曾为抗磨白口铸铁做出了卓越贡献的美国克莱梅克斯（Climax）钼业公司。1928年该公司首先发明了镍硬铸铁，把抗磨铸铁科技推向了一个空前高度。1974年为纪念国际GIFA，在杜赛尔多夫展览会上展示了名为“神秘1号”和“神秘2号”。即经典的高铬抗磨铸铁153（Cr15Mo3）和1521（Cr15Mo2Cu），现如今克莱梅克斯公司执行高铬铸铁标准如下，栏主提示大家这是特别值得一看的。

表4 美国Climax钼公司规定的高铬铸铁成分（质量分子数） %

唐俊昌像恋爱一样去工作

成分牌号	12-1	路易十四时代 15-3				15-2-1	20-2-1
成分牌号	12-1	超高碳	高碳	中碳	低碳	15-2-1	20-2-1
C	3.0-3.5	3.6-4.3	3.2-3.6	2.8-3.2	2.4-2.8	2.8-3.5	2.6-2.9
Cr	11-14	14-16	14-16	14-16	14-16	14-16	18-21
Mo	0.5-1.0	2.5-3.0	2.5-3.0	2.5-3.0	2.4-2.8	1.9-2.2	1.4-2.0
Cu	＜1.0	-	-	-	-	0.5-1.2	0.5-1.2
Mn	0.5-0.8	0.7-1.0	0.7-1.0	0.5-0.8	0.5-0.8	0.6-0.9	0.6-0.9
Si	0.5-0.8	0.3-0.8	数码彩扩0.53-0.8	0.3-0.8	0.3-0.8	0.4-0.8	0.4-0.9
S	＜0.05	＜0.05	＜0.05	＜0.05	＜0.05	＜0.05	＜0.05
P	＜0.10	＜0.10	＜0.10	＜0.10	＜0.10	＜0.06	＜0.06
空冷时不出现珠光体的最大断面(mm2)		5612号台风-	70	90	120	200①	＞200
硬度HRC	铸态	60-67	51-56	50-54	44-48	50-55	50-54
	淬火		62-67	60-65	58-63	60-67	60-67
	退火		40-44	36-42	35-40	40-44	38-43

注：①碳含量为下限时，大断面中可能出现贝氏体。

高铬铸铁规模化工业应用，发达国家始于上世纪六十年代。我国则在1969年由当时机械工业部与新日铁公司和八幡厂技术实验中心联合在武钢进行了轧钢实验，并取得了很好的效果。很快第一部由国防工业出版社出版的《高铬铸铁轧辊的力学性能》问世。它较为全面、详细地向国内介绍了高铬铸铁化学成分、合金元素的影响及熔炼和热处理相关问题。而在抗磨料磨损方面的应用研究，始于1973年由西安交大铸工教研室与西安电力机械厂开始进行电厂制粉系统易损件的攻关。同时于1980年编译出版了对我国耐磨材料行业有重要贡献的《磨料磨损与耐磨合金译文集》。这本近300页，时价0.95元人民币的专著，可谓整整影响了一代耐磨材料人。到了1986年，由西安交大周庆德教授在多年的教学和研究基础上总结编纂的真正具有中国特、具有极强技术指导和工艺实操性的《铬系抗磨铸铁》一书出版。咱们在以往讲座中曾感叹到“好书育人”！这本蓝封面八开的论文集，可谓是“好书中的好书”。当时正赶上我国铸造工业感应电炉如2000年水泥工业NSP窑因技术成熟、造价大幅度降低而猛烈推广之际，不经意间成了我国高铬抗磨技术起飞的助推器之一。栏主生平在磨机衬板研究中几件得意之事之一，便是于1988年初安装在河南香山集团（前身偃师水泥厂）φ2.2×6.5m水泥磨高铬沟槽衬板，满负荷运转至2000年，共计运行了

近十二年，至今记录未见有人打破。前些日子搬家在一堆旧书、报、相片中，一本发黄的工作日志跃入眼中，一下打开了尘封二十年的记忆。内中详细记载了当时根据论文集中的参数和市面合金价格而设计的该套衬板的化学成分。至于热处理工艺则是全文照搬。一次生产运转成功，各种性能数据与文中几乎不差分毫。该厂过去是一台水泥磨一年换一套高锰钢衬板，这套衬板整整为该厂节省十余套衬板资金不说，十二年间光拆卸衬板就节省了十次以上。日后再来到该厂，面对该厂干部职工的声声赞誉，甚有一个材料工作者的自豪感与成就感。也就越发感谢这本书的编者周庆德先生和其它老师们。如今时隔20多年，我仍清晰地记得当时拿到这本书时的情景：那是在1987年早春的一个下午，当我从驻马店邮局营业员手中迫不及待地取到这本书时，就如高尔基描写的：像一个扑在面包上的饿汉子。回工厂宿舍的路上一手推着自行车，一手拿着书目不转睛地读着。渐渐天已黑，干脆一屁股坐在路边一块冰冷的石头上，就着昏暗的路灯一口气读完，才发觉肚子已饿得咕噜咕噜直叫。抬头看着深邃的夜空中那明亮的星星，心里顿时敞亮了许多……从此这本书不知伴我度过多少不眠之夜，帮助解决了多少个高铬铸铁生产应用中的问题。时间过的真快，一晃就过去了二十多年。当年情景，历历在目，栏主的眼角湿润了……前年惊闻周庆德先生故世，一时间阵阵酸楚涌上心头。周庆德先生是中国最顶尖的工科院校西安交大的

耐磨材料学术带头人，堪为一代耐磨材料大师。先生一生光明磊落、刚兼执正、治学严谨，不仅桃李满天下，科研成果更是丰硕满枝。先生的文章专著含金量是一流的，没有把握的数据从不妄下结论，而是实事求是，真实提出疑问及下阶段建议。笔者前段在重读先生二十年前与他的弟子燕平所著关于《高铬铸铁加硼》及前几年与其弟子赵四勇合著《关于高锰钢若干问题》二文，其扎实的文风真是让人敬佩。至于时下学术界流行之风，先生更是深恶痛绝，每每口诛笔伐、慷慨激昂。记得在有次全国学术大会上先生对当时流行的“中锰球铁”猛烈开炮，全不顾人情事故大声斥责为“伪科学”。栏主与台下众人皆以热烈掌声向先生实事求是的科学精神表达心中的折服和敬意。而今先生驾鹤西归，唯愿先生一路走好。相信先生在天国也一定会祈福他热爱并为之奋斗服务一生的中国耐磨材料事业。

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