各種元素在耐磨錘頭中的作用

為達(dá)到這些性能，我們把金相組織定為回火馬氏體基體，加上30%左右的Cr7C3型高硬度碳化物，并且碳化物應(yīng)該是斷網(wǎng)的、塊狀的，使之既有高硬度、耐磨，又有高韌性，還能耐一定高溫。按此思路進(jìn)行成分設(shè)計(jì)。

1)碳(C)和鉻(Cr)含量

①高碳、低鉻時(shí)，容易出現(xiàn)M3C型碳化物；

②低碳高鉻時(shí)易出現(xiàn)M4C型碳化物；

③鉻與碳配合恰當(dāng)時(shí)才可得到M7C3型碳化物。從圖可知當(dāng)碳(C)在2.6%～3.0%，Cr在22%～25%時(shí)，可得到Cr7C3碳化物，硬度為HV1700，可大大提高金屬的耐磨性。但碳量太高超過共晶碳量會(huì)發(fā)生粗大的初生碳化物，質(zhì)很脆，在磨料沖擊下會(huì)碎裂，并且碳量增加，韌性降低。所以碳量設(shè)計(jì)范圍為2.4%～3.2%。

1.共晶范圍；2.α+M4C；3.α+M4C+M7C3；4.α+M7C3；5.α+M7CO3+M3C；6.α+M3C

鉻一部分形成Cr7C3型碳化物及二次碳化物，另一部分提高機(jī)體的淬透性，使它既有足夠韌性，又有高的硬度，故鉻含量控制在18%～24%。

2)鉬(Mo)含量

鉬一部分進(jìn)入碳化物，一部分溶入奧氏體，溶入奧氏體中的鉬可大幅度提高淬透性，鉬和銅聯(lián)合使用，提高淬透性作用更大。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)Cr/C為5～8時(shí)，加入2.5%Mo，可使100mm斷面完全淬硬。設(shè)計(jì)成分Cr/C>7加入大于2%的鉬，對(duì)于厚度為90～100mm的大錘頭也能淬硬。

3)鎳(Ni)含量

鎳溶入奧氏體中，可充分發(fā)揮提高淬透性的作用，加入0.5%的鎳，即可顯著提高淬透性，但它降低馬氏體開始點(diǎn)(MS)的作用比鉬大。加入鎳量控制在0.6%～1.0%。

4)銅(Cu)含量

銅與鎳類似，可全部溶于奧氏體中，對(duì)提高淬透性有利，但沒有鎳效果大，且銅在奧氏體中溶解度有限，約2%，熱處理后仍保留有少量殘余奧氏體，對(duì)提高韌性有利，但使硬度降低。所以銅控制在0.8%～1.0%。

5)錳(Mn)含量

錳是穩(wěn)定奧氏體元素，使組織中存在大量殘余奧氏體，錳能改變鉬在碳化物和金屬基體中含量的分配比，錳和鉬聯(lián)合加入可有效地提高淬透性，但錳強(qiáng)烈降低MS點(diǎn)，增加鑄件開裂的趨向，對(duì)熔煉、鑄造、熱處理的微量變化敏感，所以含量不宜多，控制在0.8%～1.0%。

6)硅(Si)含量

硅是促進(jìn)石墨化元素，固溶于基體中增加鑄鐵的脆性，硅降低淬透性，為了脫氧最少不得小于0.3%，但硅提高M(jìn)S點(diǎn)，我們控制硅在0.4%～0.8%。

7)磷(P)、硫(S)含量

磷、硫均為有害元素，應(yīng)盡量低，采用堿性爐熔煉，磷、硫可控制在0.035%以下。

8)復(fù)合變質(zhì)劑

為了凈化晶界，變質(zhì)夾雜，細(xì)化晶粒，特別是為了使共晶碳化物變?yōu)闂l塊狀，在高硬度前提下獲得高韌性，我們采用了復(fù)合變質(zhì)劑(Re+B、V、Ti等元素)；對(duì)提高韌性起到了重要作用。