耐磨鑄鐵

鑄鐵具有良好的耐磨性能，雖然它的力學性能比鋼差，脆性較大，容易碎裂，但在相同條件下比鋼的成本低。若採取相應的設計和工藝處理，在一定條件下也能滿足不同的要求，故較為廣泛用作摩擦副的耐磨材料。尤其是當摩擦副既要求耐磨性高，又要有好的減摩性時，往往採用鑄鐵比採用鋼更為有利，如機床導軌、活塞環、汽缸套等零件主要採用耐磨鑄鐵製造。

在磨粒磨損條件下工作的鑄鐵，應具有高而均勻的硬度j白口鑄鐵就屬於這類鑄鐵。但由於白口鑄鐵脆性較大，不能承受衝擊載荷，因此在生產上常採用激冷的辦法來獲得冷硬鑄鐵，即用金屬型鑄造鑄件的耐磨表而，其他部位則採用砂型鑄造。同時調整鐵水的化學成分，採用高碳低硅，這樣既可保證白口層的深度，又可保證其心部仍為灰口鑄鐵組織。用激冷方法製造耐磨鑄鐵，已廣泛應用於軋輥和車輪等的鑄造生產中。

在潤滑條件下工作的耐磨鑄件，要求在軟的基體上牢固地嵌有硬的組織組成物。當軟摹體磨損后形成溝槽，可保持油膜。珠光體灰口鑄鐵基本上能滿足這種要求，其組織中鐵素體為軟基體，滲碳體為硬組分，同時石墨片也起儲油和潤滑作用。高磷鑄鐵由於含有高硬度的磷共晶體，具有較高的耐磨性。在此基礎上，如果加入等合金元素，可以改善組織性能‘，提高基體的強度和韌性，從而使鑄鐵的耐磨性等得到更大的提高。

除了高磷鑄鐵以外，釩鈦耐磨鑄鐵、鉻鉬銅耐磨鑄鐵和硼耐磨鑄鐵等也都具有優良的耐磨性能。

根據工作條件的不同，耐磨鑄鐵分為減磨鑄鐵和抗磨鑄鐵。

1．減磨鑄鐵

減磨鑄鐵是在有潤滑、受粘著磨損的條件下工作的耐磨鑄鐵，其組織為軟基體上嵌有硬的強化相。軟基體在磨損后形成的溝槽能貯仔潤滑油，工作時可形成油膜，而硬的強化相可承受摩擦。一般，珠光體灰鑄鐵即可滿足這一要求，鐵素體為軟基體，滲碳體為強化相，片狀石墨具有潤滑作用，脫落後凹坑也可貯油。為進一步提高珠光體灰鑄鐵的耐磨性，通常將磷的含量提高到，得到高磷鑄鐵，可與珠光體或鐵素體形成高硬度的共晶組織，能顯著提高鑄鐵的耐磨性。由於普通高磷鑄鐵的強度和韌性較差，故向其中加入等合金元素，形成分金高磷鑄鐵，如磷銅鈦鑄鐵、磷釩鈦鑄鐵、鉻鉬銅鑄鐵、稀土磷鑄鐵等，這類鑄鐵具有良好的潤滑性及抗咬合、抗擦傷的能力，可廣泛用於製造要求具有高耐磨性的機床導軌、活塞環、汽缸套、滑動軸承和凸輪軸等材料。

2．抗磨鑄鐵

抗磨鑄鐵是在無潤滑的干摩擦，及磨粒磨損條件下工作的耐磨鑄鐵。這類鑄鐵不僅受到嚴重的磨損，而且承受較大負荷，如何獲得高而均勻的硬度址是提高其耐磨性的關鍵。白口鑄鐵就屬於這類耐磨鑄鐵，但白口鑄鐵脆性較大，不能承受衝擊載荷，因此，向白口鑄鐵中加入等合金元素，形成合金白口鑄鐵；加提高淬透性，形成馬氏體合金白口鑄鐵；將鐵液注入金屬模，形成激冷鑄鐵，獲得組織為馬氏體、碳化物和球狀石墨的中錳合金球畏鑄鐵，具有良好的抗磨性和一點的衝擊韌性。

(1)激冷鑄鐵

白口鑄鐵具有均勻的高硬度，耐磨性很高，但由於脆性較大，一般僅適用於製造犁鏵等承受衝擊載荷不大的耐磨鑄鐵件。因此，生產中常在灰口鑄鐵的基礎上適當降低硅的含量、加入適量的鎳、鉻等元素，並採用“激冷”的法得到冷硬鑄鐵，即需要獲得白口組織的表面採用金屬型，其他部位採用砂型鑄造。激冷處理后表面為白口組織，而心部為灰鑄鐵組織，鑄件既有較高的耐磨性。又能承受一定的衝擊載荷。激冷鑄鐵的牌號用“I，T”表示，如等，主要用於軋輥、車輪等鑄鐵件的製造。

(2)抗磨白口鑄鐵

在白口鑄鐵的基礎上加入較高含量的鉻和一定量的鉬、鎳、銅等元素。熱處理后，組織中除馬氏體外，還有大量的殘餘奧氏體和等合金碳化物。這些合金碳化物硬度高、分佈不連續，使鑄鐵在提高耐磨性的同時，韌性也得到改善。高鉻抗磨自口鑄鐵的牌號用“”表示，如等，可用於球磨機襯板、砂漿泵、軋鋼導板等鑄件。

(3)中錳耐磨鑄鐵

在稀土鎂球墨鑄鐵的基礎上，將錳含量提高到，硅含量提高到，經球化處理和孕育處理，並適當控制冷卻速度，從而獲得馬氏體、大量的殘餘奧氏體、合金滲碳體和球狀石墨的組織。使鑄鐵具有較高的耐磨性和抗衝擊能向。中錳耐磨鑄鐵的牌號用“”表示，如等，適用於犁鏵、粉碎機鎚頭、球磨機的襯板、磨球等鑄件。

為了進一步提高耐磨鑄鐵的使用性能，我們可以採用熱處理的方法。耐磨鑄鐵根據其含有的元素不同，熱處理的方法也不相同，得到的組織也不相同：

（1）含硼耐磨鑄鐵淬火溫度為，回火溫度以290℃為最佳，淬火-回火后的組織為球狀石墨，馬氏體，硼碳化物及殘餘奧氏體。

（2）高鉻白口鑄鐵淬火過程中，加熱速率一般在100℃/h與200℃/h之間，奧氏體化溫度在，，通過合理控制冷卻速度可得到貝氏體、奧氏體和屈氏體等基體組織，但只有金屬型鑄造屈氏體高鉻鑄鐵具有性能穩定、成本低廉的特點，具有較強的實用性。

（3）鎳硬白口鑄鐵根據含鎳量的不同硬化處理的保溫溫度有很大的差異。

（4）激冷鑄鐵的熱處理工藝僅僅是低溫退火，具體的規範為在熱處理爐內以的升溫速度升溫將工件加熱到，保溫，消除鑄鐵的內應力，獲得穩定的組織，爐冷至300℃以下出爐空冷校直。

（5）稀土變質鑄鐵經變質處理和正火處理后性能優越。

熱處理對耐磨鑄鐵性能的影響：

熱處理對和衝擊韌性都有影響。同一回火溫度條件下，硬度隨奧氏體化溫度升高而降低，衝擊韌性隨奧氏體化溫度升高而增加。同一淬火溫度下，硬度隨回火溫度的增加而略有降低，在內，衝擊韌性隨回火溫度升高而增加，但在330℃回火時，衝擊韌在同一回火溫度下，隨奧氏體化溫度升高，碳化物分解速度加快，碳化物數量減少，淬火后碳化物形態也變為斷網狀和塊狀，組織中殘餘奧氏體量也增多。熱處理與磨耗量也有密切的關係，隨奧氏體化溫度升高，磨損量增多，即耐磨性下降。隨奧氏體化溫度升高，碳化物數量減少，硬度下降，這也正是耐磨性下降的主要原因。