耐磨鑄件生產(chǎn)中應(yīng)予以重視的幾點(diǎn)意見

　　我在耐磨鑄件的研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)了一些觀點(diǎn)，認(rèn)為在耐磨鑄件生產(chǎn)中，應(yīng)給予重視。特借助廣大讀者喜讀的《中國(guó)建材報(bào)》與各位同仁交流意見，望你們?cè)谟锌諘r(shí)，結(jié)合自己公司耐磨件生產(chǎn)，對(duì)比一下，在認(rèn)真總結(jié)的基礎(chǔ)上，去粗取精，用于生產(chǎn)。本文如能夠?qū)μ岣呶覈?guó)耐磨鑄件質(zhì)量或?qū)ο嚓P(guān)耐磨企業(yè)有所幫助，我會(huì)感到十分高興和欣慰。

　　一、根據(jù)耐磨件磨損特點(diǎn)，選擇好耐磨材料，是耐磨件使用過程中達(dá)到安全、可靠、耐久、經(jīng)濟(jì)等效果的前提，也是耐磨件生產(chǎn)中要認(rèn)真選擇的關(guān)鍵技術(shù)。

　　選材時(shí)要抓住耐磨件的磨料磨損特點(diǎn)，選好相關(guān)耐磨材料。根據(jù)自己公司耐磨件使用條件，可選用高硬度的高鉻鑄鐵、中鉻鑄鐵，也可選用高強(qiáng)高韌高硬度的合金耐磨鋼、雙金屬?gòu)?fù)合耐磨材料等。選擇相關(guān)耐磨材料后，結(jié)合耐磨件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，在成分設(shè)計(jì)上要做到進(jìn)一步優(yōu)化，并努力做到準(zhǔn)確控制成分，減小波動(dòng)范圍。如在高鉻鑄鐵鑄件中，根據(jù)鑄件使用條件，把碳含量設(shè)計(jì)的最優(yōu)化（選在共晶點(diǎn)或靠近共晶點(diǎn)處），把硅含量較國(guó)標(biāo)有所增加（1.2%～1.3%），添加極微量的相關(guān)合金元素，嚴(yán)格控制氧（≤30ppm）、氧化鐵（<0.5%）、氫、氮等含量，嚴(yán)格控制磷硫含量等。采用爐內(nèi)一次變質(zhì)處理工藝，添加極微量的相關(guān)合金元素，可以顯著細(xì)化晶粒，改善共晶碳化物的分布、形態(tài)、淬透性、耐磨性等，同時(shí)大輻度降低高鉻鑄鐵中必須要含有的鉬、鎳、銅等貴重元素，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。又如在中鉻鑄鐵鑄件中，要采用價(jià)格較為低廉，且能顯著提高材料耐蝕性能和耐磨特能的硅以及能顯著提高材料淬透性能和耐磨特能的極微量合金化的技術(shù)路線，以達(dá)到提高材料耐蝕和耐磨性能，同時(shí)大輻度降低中鉻鑄鐵中必須要含有的鉬、鎳、銅等貴重元素，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。

　　眾所周知，硅易溶于基體組織中。首先它能提高基體組織電極電位，減少碳化物與基體組織電極電位差和電化學(xué)腐蝕；其次，硅與氧的親和力較大，在耐磨鑄件表面易形成致密的純化膜——二氧化硅的氧化膜，以阻止或延緩腐蝕磨損的進(jìn)程，從而有效提高材料的耐蝕性能；再次，硅的原子半經(jīng)大于鐵，有效地強(qiáng)化了基體組織，從而提高了材料的耐磨性能。

　　硅與鐵的親和力大于鉻與鐵的親和力，因此共晶時(shí)，由硅置換鉻，能有效的增加共晶時(shí)鐵液中Cr/C比，從而促使Cr/C
小于4的中鉻鑄鐵形成與高鉻鑄鐵相同的M7C3型理想共晶碳化物，能顯著提高耐磨特能，同時(shí)硅起到增加共晶碳化物的數(shù)量和改善其形態(tài)和分布，對(duì)于提高耐磨性也起到積極作用。

　　硅能夠有效改善材料的鑄造工藝性能，尤其是流動(dòng)性，為獲得優(yōu)質(zhì)鑄件創(chuàng)造良好條件。
　　又如高錳鋼中采用細(xì)凈化鋼液，在化晶粒技術(shù)措施的前提下，高錳鋼的含碳量選擇應(yīng)在國(guó)標(biāo)上限或更高些，以提高鑄件的耐磨性和使用壽命。

　　二、耐磨材料生產(chǎn)中，要重視并采用凈化耐磨材料的工藝措施，以提高和改善耐磨鑄件晶界的冶金質(zhì)量，從而進(jìn)一步提高耐磨鑄件綜合力學(xué)性能和使用壽命。

　　生產(chǎn)中可以實(shí)施的凈化工藝措施介紹如下：
　　1.使用干凈清潔的爐料和各類鐵合金。
　　2.選擇優(yōu)質(zhì)的耐火爐襯材料。
　　3.熔化過程中采用并加強(qiáng)沉淀脫氧和終脫氧工藝措施。
　　4.熔化過程中采用并加強(qiáng)多次造渣和多次扒渣工藝措施。
　　5.加強(qiáng)爐內(nèi)一次變質(zhì)和包內(nèi)二次變質(zhì)工藝。
　　6.有條件實(shí)施爐外精練工藝，如AOD 、LF法精煉工藝。
　　7.鑄造工藝上采用半封閉式澆注系統(tǒng)（即直澆口截面積大于模澆道截面積，內(nèi)澆口總截面積大于模澆道截面積———擋渣效果好），澆注系統(tǒng)中增設(shè)陶磁過濾網(wǎng)等。
　　8.使用干凈的鐵水包、茶壺包，并保持鐵水包的清潔。

　　使耐磨材料中的氧（30ppm以下）、氫、氮等氣和硫化物、氧化物（FeO<0.5%）、硅酸鹽等夾雜物含量（<0.5%）降低到最低水平。

　　三、耐磨材料生產(chǎn)中要重視并采用細(xì)化母材晶粒的工藝措施，從而進(jìn)一步提高耐磨鑄件綜合力學(xué)性能和使用壽命。
　　細(xì)化晶粒是當(dāng)今金屬材料研發(fā)的熱門技術(shù)，也是金屬材料研發(fā)的主流。就耐磨白口鑄鐵而言，只有細(xì)化晶粒，碳化物（共晶碳化）變細(xì)，且分布均勻，才能使脆性較大的抗磨相碳化物在磨損過程中不易產(chǎn)生裂紋的萌生、擴(kuò)展、剝落，既保護(hù)了自己又保護(hù)了基體，耐磨性也得到顯著提高。高錳鋼細(xì)化晶粒后（從3級(jí)提高到4級(jí)后），其耐磨性可提高50%～80%，高鉻鑄鐵可提高30%～50%以上。

　　生產(chǎn)中可以實(shí)施的細(xì)化工藝措施介紹如下：
　　1.爐內(nèi)一次變質(zhì)處理工藝。
　　2.包內(nèi)二次變質(zhì)工藝。
　　3.懸浮鑄造工藝（有待于進(jìn)一步研究）。
　　4.添加納米顆粒（報(bào)道的很多，但至今應(yīng)用于生產(chǎn)并可行的報(bào)道還沒有，有待于進(jìn)一步研究）。
　　5.采用震動(dòng)結(jié)晶（機(jī)械震動(dòng)，超聲波震動(dòng)）。
　　6.采用激冷鑄型，使耐磨鑄件在鑄型中加快凝固。

　　金屬型、鐵模覆砂鑄型、殼型+鐵豆砂鑄型、工作面加外冷鐵、鑄件熱節(jié)部位加三維多孔內(nèi)冷鐵等均屬于激冷鑄型，對(duì)鑄件晶粒細(xì)化將起積極作用。實(shí)踐證明金屬型生產(chǎn)的磨球晶粒較砂型細(xì)，其耐磨性也高于砂型，這是眾所周知的事情。因此企業(yè)生產(chǎn)耐磨鑄件過程中，根據(jù)自身的實(shí)際情況，設(shè)法采用各類激冷鑄型是十分必要的，應(yīng)給予足夠重視。以目前普遍采用的金屬型磨球工藝為例，在批量生產(chǎn)中難以控制鑄型模溫，從而不同模溫下生產(chǎn)出的磨球晶粒就不同，對(duì)磨球質(zhì)量將會(huì)帶來很大的影響。望各種激冷鑄型，應(yīng)給予重視并早日用于生產(chǎn)。

　　7.嚴(yán)格控制澆注溫度。
　　澆注溫度對(duì)晶粒影響很大，澆注溫度越低其晶粒越細(xì)，在能夠滿足充型的前提下，澆注溫度應(yīng)該控制的越低越好。在批量生產(chǎn)中要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)就必須做到科學(xué)管理和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。

　　8.優(yōu)化設(shè)計(jì)并嚴(yán)格執(zhí)行再結(jié)晶熱處理工藝。
　　對(duì)高鉻、中鉻耐磨鑄鐵、合金耐磨鋼、復(fù)合材料而言，熱處理工藝對(duì)再結(jié)晶晶粒的影響較大，因此需要優(yōu)化熱處理工藝，并嚴(yán)格執(zhí)行。關(guān)鍵耐磨鑄件建議采用必要的預(yù)熱處理工藝，既能細(xì)化晶粒，又能顯著提高鑄件的綜合性能。

　　四、優(yōu)化設(shè)計(jì)并采用適宜的鑄造工藝，獲得健全耐磨鑄件。
　　選擇各類耐磨件的鑄造工藝，耐磨鑄件等企業(yè)是最有發(fā)言權(quán)的，建議采用計(jì)算機(jī)數(shù)字模擬技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)鑄造工藝并采用激冷精密鑄型，從根本上解決我國(guó)耐磨鑄件“傻大黑粗”的現(xiàn)狀。澆注系統(tǒng)應(yīng)選用半封閉式澆注系統(tǒng)，并采用陶磁過濾網(wǎng)，冒口采用發(fā)熱保溫冒口或保溫冒口等。發(fā)熱保溫冒口，可以進(jìn)一步提高鑄件的補(bǔ)縮能力，提高內(nèi)部質(zhì)量（致密度），同時(shí)為提高鐵水的有效利用率創(chuàng)造良好條件。采用發(fā)熱保溫冒口后，鐵水或鋼水的有效利用率均能提高到83%～87%，給企業(yè)帶來良好效益，望各位早日應(yīng)用。

　　五、根據(jù)耐磨鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求進(jìn)一步開發(fā)復(fù)合材料和復(fù)合鑄造工藝，使耐磨鑄件具有高強(qiáng)高韌高硬度的綜合力學(xué)性能以及安全可靠耐久經(jīng)濟(jì)的使用性能。

　　可采用：鑲鑄雙金屬?gòu)?fù)合鑄造工藝、雙液雙金屬?gòu)?fù)合鑄造工藝、表面強(qiáng)化合鑄造工藝（鑄滲，Xwin）。

　　六、嚴(yán)防耐磨材料遺傳性。
　　任何一種金屬材料，均存在自己固有的遺傳性，高鉻、中鉻耐磨鑄鐵,耐磨合金鋼，高錳鋼等材料也不例外，耐磨鑄件生產(chǎn)中，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)。
　　1.爐料的組成中，母材材料的回爐料所占的比例嚴(yán)格加以限止，一般控制在40%以內(nèi)。
　　2.加強(qiáng)爐內(nèi)一次變質(zhì)工藝和包內(nèi)二次變質(zhì)工藝。
　　3.適宜的電磁攪拌和提高適宜的過熱度。

　　七、嚴(yán)格的鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)。
　　要制定符合國(guó)情的耐磨鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量檢驗(yàn)，不得使不合格產(chǎn)品出廠。