钒对中铬白口铸铁组织和性能的影响

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.035 第26卷第6期 北京科技大学学报 Vol.26 No.6 2004年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec,2004 钒对中铬白口铸铁组织和性能的影响 刘克明王福明郝经伟余煌 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083 摘要研究了钒对中铬白口铸铁的组织与性能的彩响.采用SEM与EDS对试样进行了组 织与成分分析，并测定了试样的冲击韧性、硬度等力学性能，结果表明：随着V含量的增加， 中铬白口铸铁的组织得到细化，冲击韧性得到改善；当V的加入量增加至4%（质量分数）时， 基体上弥散分布大量VC颗粒，使得材料有潜在的良好的耐磨性能. 关键词钒：中铬白口铸铁；力学性能 分类号TG146.413:TG143.9 白口铸铁是一种优异的抗磨料磨损材料，被 钒对中铬白口铸铁组织和性能的影响，为开发高 广泛用于冶金、矿山、水电、建材等行业.然而白 附加值的关键耐磨铸件进行应用基础研究. 口铸铁的铸态组织中共晶碳化物呈网状分布，大 大割裂了基体，使冲击韧性下降.随着生产的高 1实验方法 速化和高效化，对耐磨材料的性能提出了更高的 1.1试样的熔铸及加工 要求，改善和提高白口铸铁的韧性和耐磨性，扩 大其在工程材料中的应用范围是材料工作者长 试样在10kg中频感应炉中熔炼，原料为生 期以来致力于解决的问题之一).高铬白口铸铁 铁、钒铁和高碳铬铁.铁水加热到1500℃左右，出 是当今最好的抗磨材料之一，与普通白口铸铁及 炉浇注至尺寸为55mm×55mm×150mm的方型砂 低合金白口铸铁相比，它含有硬度很高的M,C型 模.各炉次的最终化学成分见表1. 碳化物，而且碳化物呈板条状孤立的分布，韧性 表1试样的化学成分（质量分数） 有所提高，但与其他金属材料相比，韧性还是太 Table 1 Chemical composition of the samples % 低，限制了其更广泛的应用冈.钒与碳、氮作用很 样品C Cr V S P Si Mn 强烈，可以形成VC,VN,V(CN)等高熔点、高硬度 1 2.267.531.480.0160.0340.360.12 的化合物，尤其是VC,其维氏硬度高达HV2800, 22.267.382320.0160.0340.360.12 远远高于高铬铸铁中的耐磨相的维氏硬度 3 2.267.504.030.0160.0340.360.12 (Cr·Fe)C,HV1200-~1800),而且其形貌为孤立的 42.277.435.980.0160.0340.360.12 球状，对基体没有明显的割裂作用，文献[3~6研 究了钒在高铬铸铁中的作用，研究发现高铬铸铁 12热处理制度 中加入钒可显著细化初生奥氏体枝晶，改善碳化 试样采用淬火加低温回火的热处理工艺（见 物的形态和分布，当钒的加入量为4%（质量分数） 图1).样品经石英玻璃管真空封装后，在980℃下 左右时，可在铸态下获得全马氏体基体组织，提 保温2h,快速投入油中淬火.回火温度T选择 高铸态基体硬度，并使铸态及热处理态下的冲击 350,450℃，回火1.5h后，样品投入水中冷却. 韧性得到改善，提高材料的耐蚀性和在磨蚀介质 1.3显微组织观察和分析 中的耐磨性.本研究通过向含铬7.5%（质量分数） 用于组织观察和分析的样品从冲击断的试 的Fe-Cr-C合金中加入不同含量的钒，研究了 样中选取，样品经过4%的硝酸酒精溶液侵蚀后， 在金相显微镜和扫描电镜下进行组织的观察和 收稿日期2004-01-07 刘克明男，29岁，博士研究生 分析，同时还在型号为30M的Leika显微硬度计 *VANITEC(国际钒技术委员会)资助项目 下对不同成分合金的典型显微组织进行了显微

第 卷 第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 月 血扮 招 匕 。 钒对 中铬 白口铸铁组织和性能的影响 刘 克 明 王 福 明 郝 经 伟 余 煌 北 京 科技大学冶金 与 生 态 工 程 学 院 ， 北京 摘 要 研究 了钒 对 中铬 白 口 铸铁 的组 织 与 性 能 的 影 响 采用 与 对 试 样进 行 了组 织 与成 分 分 析 ， 并 测 定 了试样 的冲击 韧性 、 硬 度 等力 学 性 能 结 果 表 明 随着 含量 的增 加 ， 中铬 白口 铸 铁 的组 织 得 到细 化 ， 冲 击韧 性 得到 改善 当 的加入量 增加 至 质量 分数 时 ， 基体上 弥散分布大 量 颗 粒 ， 使得材料 有 潜 在 的 良好 的耐磨 性 能 关键词 钒 中铬 白 口 铸铁 力学 性 能 分 类号 场 白 口 铸 铁 是 一 种优 异 的抗 磨 料 磨 损 材料 ， 被 广 泛 用 于 冶 金 、 矿 山 、 水 电 、 建 材 等 行 业 然 而 白 口 铸 铁 的铸 态 组 织 中共 晶碳 化 物 呈 网状 分 布 ， 大 大 割 裂 了基 体 ， 使 冲击 韧 性 下 降 随着生 产 的高 速 化和 高效 化 ， 对 耐磨 材料 的性 能提 出 了更 高 的 要 求 ， 改善 和 提 高 白 口 铸 铁 的韧 性 和 耐 磨 性 ， 扩 大 其 在 工 程 材 料 中 的应 用 范 围是 材 料 工 作 者 长 期 以来 致 力 于 解 决 的 问题 之 一 ‘ 高铬 白 口 铸 铁 是 当今 最好 的抗 磨材料之 一 ， 与普 通 白 口 铸 铁及 低 合金 白 口 铸 铁 相 比 ， 它 含有硬度 很 高 的 ， 型 碳 化 物 ， 而 且 碳 化 物 呈 板 条状 孤 立 的分 布 ， 韧 性 有 所提 高 ， 但与 其 他金 属材料 相 比 ， 韧 性 还 是太 低 ， 限制 了其 更 广 泛 的应 用 口， 钒 与碳 、 氮 作用 很 强 烈 ， 可 以形 成 ， ， 等 高 熔 点 、 高 硬 度 的化 合 物 ， 尤 其 是 ， 其 维 氏硬 度 高达 ， 远 远 高 于 高 铬 铸 铁 中 的 耐 磨 相 的 维 氏 硬 度 · ， 一 ， 而 且其 形貌 为孤 立 的 球 状 ， 对 基 体 没 有 明显 的割 裂 作 用 ， 文 献 一 研 究 了钒 在 高铬 铸 铁 中 的作 用 ， 研 究 发现 高铬铸 铁 中加 入钒 可 显 著细 化 初 生 奥 氏体枝 晶 ， 改善碳 化 物 的形 态和 分布 ， 当钒 的加 入 量 为 质 量 分数 左 右 时 ， 可 在 铸 态 下 获 得 全 马 氏体基体组 织 ， 提 高铸 态基 体 硬度 ， 并使铸 态 及 热 处 理 态 下 的冲 击 韧 性得 到 改善 ， 提 高材料 的耐蚀 性 和 在 磨 蚀 介 质 中的耐磨 性 本 研 究通 过 向含铬 质 量 分数 的 一 一 合 金 中加 入 不 同含 量 的钒 ， 研 究 了 钒 对 中铬 白 口 铸铁 组 织 和 性 能 的影 响 ， 为开 发 高 附加 值 的关 键 耐 磨 铸 件 进 行 应 用 基 础 研 究 实验 方 法 试 样 的 熔 铸 及 加 工 试 样 在 中频 感 应 炉 中熔炼 ， 原料 为 生 铁 、 钒 铁和 高碳 铬铁 铁 水 加 热 到 ℃ 左 右 ， 出 炉浇 注 至 尺 寸 为 〔 幻 巧 的方 型砂 模 各 炉 次 的最 终 化 学 成 分 见表 表 试 样 的化 学成 分 质最 分 数 样 品 ， 一 ， ， ，， ，‘月 … ，只︸ 内 ，‘乙︸、口 … ﹃肉了 收稿 日期 刁 刁 刘 克 明 男 ， 岁 ， 博 士 研究生 化 国 际 钒技术委 员会 资助项 目 热 处理 制 度 试 样 采 用 淬 火加 低温 回火 的热 处 理 工 艺 见 图 样 品经 石 英 玻璃 管真 空封装后 ， 在 ℃ 下 保温 ， 快速 投 入 油 中淬 火 回火温 度 兀 选 择 ， ℃ ， 回火 后 ， 样 品投 入 水 中冷 却 显 微组织观 察和 分 析 用 于 组 织 观 察 和 分 析 的样 品从 冲 击 断 的试 样 中选 取 ， 样 品经 过 的硝酸 酒 精溶 液侵 蚀 后 ， 在 金 相 显 微 镜 和 扫 描 电镜 下 进 行 组 织 的观 察 和 分 析 ， 同 时还 在 型 号 为 的 显 微 硬 度 计 下 对 不 同成 分 合 金 的 典 型 显 微组 织 进行 了显 微 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．06．035

VoL.26 No.6 刘克明等：钒对中铬白口铸铁组织和性能的影响 ·605· 描电镜二次电子照片，分别对应于V的质量分数 980℃，2h 为1.48%，2.32%，4.03%和5.98%.由图2可以看 出，所研究的铸铁的基体组织主要由灰白色的先 油淬 T,1.5h 共晶组织、莱氏体形态的共晶碳化物和孤立的黑 色碳化物颗粒组成.对比四种不同V含量的显微 水淬 组织照片可以发现：V含量较低的样品（图2(a), (b)呈现明显的枝晶形貌；当V质量分数增加至 时间h 4%,基体上开始弥散分布大量的黑色碳化物颗 图1铸铁热处理工艺流程图 Fig.1 Procedure for heat treatment of the cast iron 粒（图2(c,(d)》,低倍下观察可以清晰的发现枝晶 形貌逐渐变得不明显，组织发生细化，这是因为 硬度的测定，每个显微硬度值都以三个以上的实 V是强烈的碳化物的形成元素：随着V含量的增 测数据的平均值作为最终结果， 加，在凝固过程中大量V碳化物的析出阻止了枝 1.4力学性能测试 晶组织的生长，细化了组织， 对于耐磨材料，最重要的力学性能指标为硬 图3(a),b)分别为样品2和样品4放大1500倍 度和冲击韧性.铸锭经钼丝线切割，磨成10mm 的铸态组织二次电子照片.对图3(a)中的1,3点 ×10mm×55mm无缺口冲击试样，在一次摆锤冲 和图3b)中的黑色碳化物颗粒进行了能谱分析， 击试验机上进行冲击功的测定.用于硬度测定样 其中1点对应是共晶碳化物，2点对应先共晶组 品从破坏的试样中选取，在洛氏硬度计上测定了 织.图4(a(c)分别给出了图3(a)中1点、2点和图 材料的宏观硬度，各成分合金不同处理状态下的 3)中黑色碳化物颗粒的能谱图. 冲击功值和硬度都以三个以上的实测数据的平 由于本实验所用的扫描电镜的能谱分析仪 均值作为最终结果， 只能分析Na以上的元素，因此在上面的能谱分 2实验结果与分析 析结果中，没有碳元素的特征峰，能谱分析结果 中的微区成分为已显示元素的比较含量.从上面 21显微组织观察、能谱分析及显微硬度测定 能谱分析的结果可以推断共晶碳化物为固溶有 图2为四种不同V含量的铸态基体组织的扫 Cr,V的合金渗碳体，先共晶组织固溶有合金元 (c) 图2不同V含量样品铸态组织的二次电子显微照片.V的质量分数为1.48%(a),2.32%(b),4.03%(©)和598%(d Fig.2 Secondary electron micrographs of the samples with different V contents after casting:1.48%(a),2.32%(b),4.03% (c)and 5.98%(d)in mass fraction

‘ ‘ 刘 克 明 等 钒对 中铬 白口铸铁组织和 性能的 影 响 ‘书 ℃ ， 油淬 兀 ， 侧、明 水淬 时间爪 图 铸铁热处理工 艺 流程 图 喀 代 恤 硬度 的侧 定 ， 每个显微硬度值都 以三个 以上 的实 测 数据 的平 均值 作为最 终 结 果 力学 性 能测 试 对 于耐 磨材 料 ， 最重 要 的力学 性能指标 为硬 度和 冲击韧性 铸锭 经 钥 丝 线切 割 ， 磨 成 。 无缺 口 冲击 试样 ， 在 一 次摆 锤 冲 击 试验机上进行冲击 功 的测 定 用 于硬度 测 定样 品从破坏 的试样 中选取 ， 在洛 氏硬度计 上测 定 了 材料 的宏观硬度 各成 分合 金 不 同处理状 态 下 的 冲 击 功 值和 硬 度 都 以三 个 以上 的实测 数 据 的平 均值作 为最 终 结果 实验 结 果 与分 析 显微 组 织 观 察 、 能谱 分析 及 显微 硬 度 测 定 图 为 四种 不 同 含 量 的铸 态 基 体组 织 的扫 描 电镜二 次 电子照 片 ， 分 别对应 于 的质 量 分 数 为 ， ， 和 由图 可 以看 出 ， 所研 究的铸铁 的基 体组 织主 要 由灰 白色 的先 共 晶组 织 、 莱 氏体形 态 的共 晶碳 化物和 孤 立 的黑 色碳 化 物颗粒 组成 对 比 四种 不 同 含量 的显 微 组织 照 片可 以发现 含 量 较低 的样 品 图 ， 伪 呈现 明显 的枝 晶形 貌 当 质 量 分 数 增 加 至 ， 基 体 上 开 始 弥散 分 布 大量 的 黑 色 碳 化 物颗 粒 图 ， ， 低 倍 下观 察 可 以清 晰 的发 现 枝 晶 形貌逐渐 变得 不 明显 ， 组 织 发生 细 化 ， 这 是 因 为 是 强 烈 的碳 化 物 的形 成 元 素 随着 含量 的增 加 ， 在凝 固过程 中大量 碳化物 的析 出阻 止 了枝 晶组 织 的生 长 ， 细 化 了组 织 图 ，伪 分 别 为样 品 和 样 品 放 大 倍 的铸 态 组 织 二 次 电子 照 片 对 图 中 的 ， 点 和 图 中 的黑 色 碳 化 物 颗 粒 进 行 了能谱 分 析 ， 其 中 点对应 是 共 晶碳 化 物 ， 点对应 先 共 晶组 织 图 卜 分 别给 出 了 图 中 点 、 点和 图 伪 中黑 色碳 化 物 颗 粒 的 能谱 图 由于 本 实 验 所 用 的扫 描 电镜 的 能 谱 分 析 仪 只 能分 析 以上 的元 素 ， 因此 在 上 面 的 能谱 分 析 结 果 中 ， 没 有 碳 元 素 的特 征 峰 ， 能谱 分析 结果 中的微 区成 分 为 已 显 示元 素 的 比较 含量 从上 面 能谱 分 析 的 结 果 可 以推 断 共 晶碳 化 物 为 固溶 有 ， 的合 金 渗碳 体 ， 先 共 晶组 织 固溶 有 合 金 元 麟嘱 一一 目 口曰 竣招份困路套超绍洲田 曰 贷州口口口曰曰曰 曰曰 确目四阴 困憋 岁从 畔 口米舀 梦冷 绍圈盼曰目翻口 口 别含滋软 月书绷州谈臼洲岌 口 日日翻 舔，柑川喇日日匀‘ 阴 日口硬月 曰 图 不 同 含 样 品铸 态组织 的 二 次 电子 显微 照 片 的质 分 数 为 ， 何 ， 和 叮 城 月触 枷 · ， 伪 ， · · 恤

·606· 北京科技大学学报 2004年第6期 (a 图3样品2()和样品4b)铸态组织的二次电子显微照片 Fig.3 Secondary electron micrographs of samples 2(a)and 4(b)after casting Cr Fe 行初步的鉴别.表3给出实验测定的各成分合金 (a)质量分数 不同处理状态下显微组织的显微硬度， V,12.86% 显微硬度结果表明，铸态试样的先共晶组织 Cr,30.44% Fe,56.69% 主要为珠光体和残余奥氏体，而热处理试样主要 为马氏体组织，这说明经过热处理后，发生了马 Fe 氏体转变.共晶碳化物的显做硬度值再次表明该 碳化物为合金渗碳体，孤立的黑色碳化物颗粒的 (⑥)质量分数 Fe 显傲硬度值表明该碳化物为VC,这种大量弥散 V,1.91% Cr,7.04% 孤立分布的高硬度VC球状颗粒的存在，必然会 Fe,91.06% 使材料的耐磨性能得到很好的改善， 22成分和热处理对冲击功的影响 Fe Cr 脆性材料的冲击韧性对它的磨料磨损性能 有很大的影响.当其冲击韧性低的时候，材料在 V 受到冲击力时容易发生剥落，产生磨料，造成磨 质量分数 (c)V,83.90% 损.因此冲击韧性是影响材料磨料磨损性能的重 Cr,10.28% 要因素.表4给出了不同处理状态下冲击试验的 Fe,5.83% 结果， 从表4可以看出，随着V含量的增加，不同 Fe 处理状态下样品的冲击韧性呈上升趋势，350℃ 回火处理的样品的冲击韧性变化不明显，450℃ 图4三种典型组织的能谱分析图 Fig.4 EDS of three typical microstructures 回火处理的样品有较好的冲击韧性.随V含量增 加，冲击韧性得到改善的原因一方面是由于V的 素Cr和V,黑色的颗粒为V的碳化物. 加入细化了基体组织，另一方面随着V含量的增 洛氏硬度是材料宏观硬度的一种表征，而显 加，基体合金含量增加，对奥氏体起到了稳定的 微硬度则可以准确的表征每种相的硬度，而且显 作用，使得室温下基体中存在较多的残余奥氏 微硬度还可以用来进行组织的推断.表2给出白 体，使得冲击韧性提高，当V含量较高时，热处理 口铸铁中常见的显微组织的显徽硬度值剧，因此 试样的冲击韧性较铸态试样低，原因是，经过淬 可以通过测定组织的显微硬度并与白口铸铁典 火一回火工艺后，发生了奥氏体到马氏体的转 型组织的显微硬度进行对比，从而对显微组织进 变，使得冲击韧性下降.同时由表4可以看出，随 表2白口铸铁中显微组织的维氏硬度值 Table 2 Microhardness of the microstructures of white cast iron 金属组织 MC, 奥氏体 马氏体 合金渗碳体 珠光体 VC 显微硬度(HM1200-1800 300-600 500-1000 840-1100 300-460 2800

一 ‘ 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 图 样 品 和 样 品 伪 铸 态 组织 的二 次 电子 显微照 片 伪 质量分数 ， ， ， 质量分数 ， ， ， 盛 质， 量分数 ， ， 乙 图 三种 典型组 织 的能谱分 析 图 · 溉 素 和 ， 黑 色 的颗 粒 为 的碳 化 物 洛 氏硬度 是 材料宏 观 硬度 的一 种 表 征 ， 而 显 微 硬度 则 可 以准 确 的表 征 每种相 的硬度 ， 而 且 显 微 硬度 还 可 以用 来 进 行 组 织 的推 断 表 给 出 白 口 铸 铁 中常见 的显 微组 织 的显 微硬度值口， ， 因此 可 以通 过 测 定 组 织 的显 微 硬 度 并 与 白 口 铸 铁 典 型 组 织 的显 微 硬度 进 行对 比 ， 从 而 对 显 微 组 织 进 行 初 步 的鉴 别 表 给 出实验 测 定 的各成 分 合 金 不 同处 理 状态 下 显 微 组 织 的显 微 硬 度 显 微 硬 度 结 果 表 明 ， 铸 态 试 样 的先共 晶组 织 主 要 为珠光体和 残 余 奥 氏体 ， 而 热 处 理试 样主 要 为 马 氏体 组 织 ， 这 说 明经 过 热 处 理 后 ， 发 生 了马 氏体转 变 共 晶碳 化物 的显 微硬度 值 再 次表 明该 碳 化物 为合 金渗碳 体 ， 孤 立 的黑色 碳化物颗 粒 的 显 微 硬度 值表 明该 碳 化 物 为 ， 这 种 大 量 弥 散 孤 立 分 布 的高硬 度 球状 颗 粒 的存在 ， 必 然会 使材 料 的耐 磨 性 能得 到 很 好 的改善 成 分 和 热 处 理 对 冲 击 功 的影 响 脆 性 材 料 的冲 击 韧 性 对 它 的磨 料 磨 损 性 能 有 很 大 的影 响 当其 冲 击 韧 性 低 的 时候 ， 材料 在 受 到 冲 击 力 时容 易 发 生 剥 落 ， 产 生 磨 料 ， 造 成 磨 损 因此 冲击 韧性 是 影 响材料 磨料磨损 性 能 的重 要 因素 表 给 出 了不 同处 理 状 态下 冲 击 试 验 的 结 果 从 表 可 以看 出 ， 随着 含 量 的增加 ， 不 同 处 理 状 态 下样 品 的冲 击 韧 性 呈 上 升 趋 势 ， ℃ 回火 处 理 的样 品 的冲 击 韧 性 变 化 不 明显 ， ℃ 回火处 理 的样 品有 较好 的冲击 韧 性 随 含量 增 加 ， 冲 击 韧 性 得 到 改 善 的原 因一 方 面 是 由于 的 加 入 细 化 了基 体 组 织 ， 另 一 方 面 随着 含 量 的增 加 ， 基 体 合 金 含 量 增 加 ， 对 奥 氏体 起 到 了稳 定 的 作 用 ， 使 得 室 温 下 基 体 中存 在 较 多 的残 余 奥 氏 体 ， 使得 冲 击 韧 性提 高 当 含 量较 高 时 ， 热 处理 试 样 的冲击 韧性 较铸 态试 样低 ， 原 因是 ， 经 过 淬 火一 回火 工 艺 后 ， 发 生 了奥 氏体 到 马 氏体 的转 变 ， 使 得冲 击韧 性 下 降 同时 由表 可 以看 出 ， 随 表 白 口 铸铁 中显 微组织 的维 氏硬度值 油 血 口 加 金 属 组 织 ， 马 氏体 合 金 渗 碳 体 显 微硬度 奥 氏 体 一 珠 光 体

Vol.26 No.6 刘克明等：钒对中铬白口铸铁组织和性能的影响 607 表3试样显微组织的硬度值 表5洛氏硬度实验数据 Table 3 Microhardness of the microstructures of samples Table 5 Results of Rockwell hardness test 热处理样品V%先共晶组织共品碳化物孤立碳化物 V的质量 洛氏硬度(HRC) 样品号 11.48 340.6 分数%铸态 350℃▣火450℃回火 22.32 350.1 1.48 40.2 62.4 52.9 铸态 34.03 300.1 2 2.32 45.5 61.8 60.2 45.98 321.0 2513.8 3 4.03 40.9 62.9 60.0 11.48 672.1 894.2 4 5.98 37.4 61.4 57.3 350℃22.32 694.8 807.9 注：高铬白口铸铁的硬度为HRC63.1. 回火34.03 681.1 932.7 45.98 619.7 857.2 一 因与前面分析中回火温度对冲击韧性的影响是 11.48 536.0 857.2 一致的，较高的回火温度使得马氏体中碳含量降 450℃22.32 602.0 低，硬度降低.与高铬白口铸铁相比，所研究的含 问火34.03 620.5 1002.9 钒中铬白口铸铁的硬度略低于高铬白口铸铁. 45.98 690.2 2367.8 表4冲击试验结果 3结论 Table 4 Results of impact test (1)随着V含量的增加，中铬白口铸铁的组织 样品号V的质最 冲击制性，A/Jcm 得到细化，当V的质量分数增加为4%时，基体上 分数%铸态350℃问火 450℃同火 弥散分布大量的VC颗粒，这使得材料有潜在的 1 148 2.7 2.9 3.7 2.32 3.3 3.1 4.0 良好的耐磨性能 3 4.03 3.5 3.4 5.3 (2)随V含量的增加，材料的冲击韧性得到改 4 5.98 7.1 3.4 5.7 善，与工业用高铬白口铸铁相比，所研究的含钒 注：高铬白口铸铁的冲击韧性A=3J/cn 中铬白口铸铁有更好的冲击韧性. 着回火温度的提高，相同成分的合金冲击韧性得 参考文献 到改善，原因可能是在回火过程中，较高的回火 1王克非.钒对白口铸铁组织和性能的影响[切.钢铁 温度使得过饱和的马氏体中碳的析出具有更好 钒钛，1996,17(2)：28 的动力学条件，马氏体含碳量降低，从而使冲击 2苏应龙，张学昆.高铬抗磨铸铁韧性的提高现 韧性得到改善，同时，对所研究的铸铁与工业用 代铸铁，2000,4：56 高铬白口铸铁的冲击韧性进行了对比，发现含钒 3王玉玮，石雯，钒在高铬铸铁中的作用.铸造， 中铬白口铸铁具有更好的冲击韧性. 1989,5:9 4苏俊义，光相中，王恩泽.含钒铸态马氏体高铬铸铁 2.3成分和热处理对洛氏硬度的影响 的研究[A].周庆德.铬系抗磨铸铁C.西安：西安 宏观硬度测定是耐磨铸铁的常规检验项目， 交通大学出版社，1986：125 硬度在一定程度上反映材料的抗磨能力，同时也 5叶以富，范同祥.白口铸铁碳化物的团球化].现 综合体现材料的一些物理性质，如弹性模量、屈 代铸铁，1995,3：28 服强度、加工硬化性质等.表5给出了试样的洛 6 Radulovic M,Fiset M,Peev K.The influence of vanadium 氏硬度值. on fracture toughness and abrasion resistance in high 由表5可以看出：随V含量的变化，硬度变 chromium whit cast irons [J].J Mater Sci,1994,29:5085 化不明显：不同成分的合金经过热处理后硬度都 7郝石坚，高铬耐磨铸铁[M北京：煤炭丁业出版社， 1993 有较大幅度的提高，这是由于经过热处理，发生 8邵荷生，曲敬信，许小棣，等.摩擦与磨损[M小.北 了奥氏体向马氏体的转变，同时发现，随着回火 京：煤炭工业出版社，1992 温度的升高，相同成分的合金硬度略有下降，原 (下转第626页)

心 一 刘 克 明 等 钒 对 中铬 白 口 铸 铁组织 和 性 能 的 影 响 一 表 试 样 显 微 组 织 的硬 度值 热处 理 样 品 先 共 晶组 织 共 晶碳 化 物 孤 立 碳 化 物 石 一 一 表 洛 氏硬 度 实验 数 据 盆 样 品 号 的质量 分 数 洛 氏硬 度 铸 态 ℃ 回火 ℃ 回火 铸态 、 ， 刀 ℃ 回 火 注 高铬 白 口 铸 铁 的硬 度 为 月 ℃ 回 火 ， 乡 因 与 前 面 分 析 中 回火 温 度 对 冲 击 韧 性 的影 响 是 一致 的 ， 较 高 的回火温 度 使得 马 氏体 中碳 含 量 降 低 ， 硬度 降低 与高铬 白 口 铸 铁 相 比 ， 所 研 究 的含 钒 中铬 白 口 铸 铁 的硬 度 略低 于 高铬 白 口 铸 铁 表 冲 击 试 验 结 果 样 品 号 的 质量 分 数 冲 击韧 性 ， · 一 ， 铸态 ℃ 月火 百 火 ， 注 高 铬 白 口 铸 铁 的冲 击 韧 性 着 回 火温 度 的提 高 ， 相 同成 分 的合 金 冲 击韧 性 得 到 改善 ， 原 因可 能是 在 回火 过程 中 ， 较 高的 回火 温 度 使 得 过 饱 和 的 马 氏 体 中碳 的析 出具 有 更 好 的动 力学 条件 ， 马 氏 体 含 碳 量 降低 ， 从 而 使 冲 击 韧 性 得 到 改善 同 时 ， 对 所研 究 的铸 铁 与 工 业 用 高铬 白口 铸 铁 的冲 击 韧性 进 行 了对 比 ， 发现 含钒 中铬 白 口 铸 铁 具有 更 好 的冲 击 韧 性 成 分 和 热处 理 对 洛 氏硬 度 的影 响 宏 观硬 度 测 定是 耐 磨铸 铁 的常 规检 验 项 目 硬度 在 一 定程 度 上 反映材 料 的抗磨 能力 ， 同时也 综 合 体现 材 料 的一 些 物 理 性 质 ， 如 弹 性 模量 、 屈 服 强 度 、 加 工 硬 化 性 质 等 表 给 出 了试 样 的洛 氏 硬 度 值 由表 可 以看 出 随 含 量 的变 化 ， 硬 度 变 化 不 明显 不 同成 分 的合 金 经 过 热 处 理 后 硬 度 都 有较 大幅 度 的提 高 ， 这 是 由于 经 过 热 处 理 ， 发 生 了奥 氏 体 向马 氏体 的转 变 同 时 发现 ， 随着 回火 温 度 的升 高 ， 相 同 成 分 的合 金 硬 度 略有 下 降 ， 原 结 论 随着 含 量 的增 加 ， 中铬 白 口 铸 铁 的组 织 得 到细 化 ， 当 的质 量 分 数 增 加 为 时 ， 基 体 上 弥 散 分 布 大量 的 颗 粒 ， 这 使 得 材 料 有潜 在 的 良好 的耐磨 性 能 随 含 量 的增 加 ， 材 料 的冲 击 韧 性得 到 改 善 ， 与 工 业 用 高铬 白 口 铸 铁 相 比 ， 所 研 究 的含 钒 中铬 白 口 铸 铁 有更 好 的冲 击 韧 性 参 考 文 献 王 克非 钒 对 白日 铸铁组 织和 性 能的影 响 钢 铁 钒 钦 ， ， 苏 应 龙 ， 张 学 昆 高铬 抗 磨 铸铁 韧 性 的提 高 现 代 铸 铁 ， ， 王 玉 玮 ， 石 雯 钒 在 高铬 铸铁 中 的作用 铸造 ， ， 苏俊义 ， 光 相 中 ， 王 恩 泽 含 钒 铸 态 马 氏 体 高铬铸 铁 的 研 究 周 庆德 铬 系 抗磨铸 铁 西 安 西 安 交通 大学 出版 社 ， 叶 以 富 ， 范 同祥 白 口 铸铁 碳 化 物 的 团球 化 现 代 铸铁 ， ， ， ， ， ， 郝 石 坚 高 铬 耐 磨 铸 铁 【 』北 京 煤 炭 丁 业 出版 社 ， 邵 荷 生 ， 曲敬 信 ， 许 小 棣 ， 等 摩 擦 与磨 损 【 北 京 煤 炭 工 业 出版 社 ， 下转第 页

·626· 北京科技大学学报 2004年第6期 Degradation of Paint Finishing on Magnesium Alloys in Salt Spray Characterized by Electrochemical Impedance Spectroscopy TU Yunhua,GAO Jin,LI Jiuging,ZHANG Wei Materials Science and Engineering School,University and Science and Technology Beijing;Beijing Key Laboratory for Corrosion,Erosion and Surface Technology,Beijing,100083,China ABSTRACT Compared with painted carbon steel,the degradation of the paint finishing system of magnesium all- oys in salt spray was studied by Electrochemical Impedance Spectroscopy(EIS).The result showed that whether based on chromate conversion coating or not,the electrode process of the paint system on magnesium alloys was more inclined to be controlled by diffusion than that on carbon steel,and the slop of the diffusion line was less than 1.The possible reason was given.It was proved that inductance unit existed in the finishing system with chromate conversion coating.The coating resistance and capacitance were calculated with all EIS data.The finishing system with chromate conversion coating absorbed much more water and corroded more severely than that without chro- mate conversion coating.The calculated values were not fixed but varied,and the more severely the coating degrad- ed,the more widely the value ranged. KEY WORDS magnesium alloys;impedance spectroscopy;salt spray;paint finishing;degradation (上接第607页) Vanadium Effect on Microstructure and Properties of Medium Chromium White Cast Iron LIU Keming,WANG Fuming,HAO Jingwei.YU Huang Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT In order to study the effect of vanadium addition on the microstructure and properties of medium chromium white cast iron,the microstructure and composition of samples made of the cast iron were analyzed by SEM and EDS.The impact energy and Rockwell hardness of the samples were tested.The results indicate that with an increase in vanadium content,the microstructure of medium chromium white cast iron becomes finer and the im- pact energy values are enhanced.When the mass fraction of vanadium exceeds 4%,a large amount of VC precipi- tates occur,which make the cast iron have potentially favorable wear resistance. KEY WORDS vanadium;medium chromium white cast iron;mechanical properties

一 ‘ 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 “ ， 口 ， ， 刁刀 眺 呢 ， 毗 几 即 ， ， ， ， 幻 ， 嗯 叮 勿 ， 帅 巧 ， 助 初 ， 叨 ， 上 接 第 页 、 乞 认电 功 洲刀 ， 儿咬口 ， 口 飞 ， 罗 ， ， ， 勿 叭 ， 奴 切 而 飞 ， ， 币