镍硬铸铁

镍硬铸铁是20世纪30年代开发应用的。镍硬铸铁问世后，合金白口铸铁开始代替非合金白口铸铁，这在抗磨料磨损材料发展历史上是一个重要的转折。

镍硬白口铸铁含有镍、铬合金元素，国际上称“Ni-Hard”，我国已纳入国家标准。镍的加入可提高淬透性，获得以马氏体为主的金属基体，并伴有较多的残留奥氏体，可提高韧性。铬的加人为防止析出石墨，并生成较高硬度的碳化物。1

概述镍硬铸铁是20世纪30年代开发应用的。镍硬铸铁问世后，合金白口铸铁开始代替非合金白口铸铁，这在抗磨料磨损材料发展历史上是一个重要的转折。

镍硬白口铸铁含有镍、铬合金元素，国际上称“Ni-Hard”，我国已纳入国家标准。镍的加入可提高淬透性，获得以马氏体为主的金属基体，并伴有较多的残留奥氏体，可提高韧性。铬的加人为防止析出石墨，并生成较高硬度的碳化物。

镍硬铸铁在普通白口铸铁的基础上加入3.0%～5.0%的镍和1.5%～3.5%的铬，得到非常硬而耐磨的马氏体基体+M3C型碳化物组织。镍和铁无限固溶，能有效地提高淬透性，促使形成马氏体-贝氏体基体，同时镍稳定奥氏体，过高镍含量会造成大量残余奥氏体。铬的加入可以阻止石墨化，促使形成碳化物，并提高M3C型碳化物的硬度，由不含合金时的HV900～1000提高到HV1100～1200。镍硬铸铁的耐磨性优于普通白口铸铁，在采矿、电力、水泥、陶瓷和铸造等行业得到较为广泛的应用。1

镍硬铸铁的生产(1)铸造工艺镍硬铸铁可采用砂型或金属型铸造，线收缩率为1.6%～2.0%，通常取1.8%。其铸造工艺与一般白口铸铁相同，通常采用冒口，并使直浇道通过冒口进入铸件，以便形成良好的顺序凝固条件。

(2)熔化镍硬铸铁最好采用电炉(感应电炉或电弧炉)熔炼，以便控制化学成分及出炉温度。Ni．Hardl、Ni—Hard2在有些国家采用冲天炉熔炼，但Ni—Hard4不易采用冲天炉熔炼，以免造成合金元素的烧损，尤其是铬元素的烧损。铬易与碳化合形成碳化物，使碳的含量不能准确控制。镍、铬含量的确定应考虑铸件壁厚。为了使组织中不析出石墨，C、Si、Cr和铸件壁厚之间应有合适的配合。

(3)浇注镍硬铸铁的熔点比灰铸铁高，流动性比灰铸铁差，因此，其浇注温度应比灰铸铁高一些。通常镍硬铸铁的浇注温度为1400℃，对于厚大铸件，浇注温度可适当降低，但不应低于1350℃。2

热处理虽然铸态下镍硬铸铁具有足够高的硬度，但是铸态镍硬铸铁的冲击疲劳寿命较低，通常应进行热处理。镍硬铸铁进行热处理的目的主要有三个，即消除内部应力、提高硬度、提高冲击疲劳抗力。

Ni．Hardl和Ni—Hard2镍硬铸铁通常采用的热处理工艺有两种：

1)将镍硬铸铁加热至275℃，保温12～24h，然后空冷，使铸态组织中的残留奥氏体部分转变成贝氏体或马氏体，使铸态组织中的马氏体也得到回火，从而提高镍硬铸铁的硬度和冲击疲劳寿命。

2)将镍硬铸铁加热至450℃，保温4h，然后空冷或炉冷至室温。也可采用双重热处理工艺，即将镍硬铸铁加热至450%，保温4h，然后冷至275℃再保温4～16h，空冷。这种双重热处理工艺可以降低镍硬铸铁组织中残留奥氏体的含碳量，使其在随后的冷却过程中转变为马氏体。在275℃保温的目的是使新生的马氏体得到回火，同时使奥氏体转变为马氏体。镍硬铸铁进行双重热处理比进行简单热处理能获得更高的冲击疲劳寿命。

Ni—Hard4的热处理工艺与Ni—Hardl和Ni—Hard2的热处理工艺不同。在进行热处理时，它先被加热至750～800℃，保温4～8h，然后空冷或炉冷。这种热处理工艺可提高Ni-Hard4的硬度和冲击抗力。炉冷提高Ni—Hard4冲击疲劳寿命的效果优于空冷。

对于大型Ni-Hard4铸件，其热处理温度可适当低一些，通常在550℃保温4h，空冷，然后在450℃再保温16h，空冷。2

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学