鎳硬鑄鐵是20世紀30年代開發套用的。鎳硬鑄鐵問世後，合金白口鑄鐵開始代替非合金白口鑄鐵，這在抗磨料磨損材料發展歷史上是一個重要的轉折。
鎳硬白口鑄鐵含有鎳、鉻合金元素，國際上稱“Ni-Hard”，我國已納入國家標準。鎳的加入可提高淬透性，獲得以馬氏體為主的金屬基體，並伴有較多的殘留奧氏體，可提高韌性。鉻的加人為防止析出石墨，並生成較高硬度的碳化物。
基本介紹
- 中文名：鎳硬鑄鐵
- 外文名：Hard nickel cast iron
- 時間：20世紀30年代
- 元素：有鎳、鉻合金元素
- 國際：“Ni-Hard”
- 特點：可提高淬透性
概述,鎳硬鑄鐵的生產,熱處理,
概述
鎳硬鑄鐵是20世紀30年代開發套用的。鎳硬鑄鐵問世後，合金白口鑄鐵開始代替非合金白口鑄鐵，這在抗磨料磨損材料發展歷史上是一個重要的轉折。
鎳硬白口鑄鐵含有鎳、鉻合金元素，國際上稱“Ni-Hard”，我國已納入國家標準。鎳的加入可提高淬透性，獲得以馬氏體為主的金屬基體，並伴有較多的殘留奧氏體，可提高韌性。鉻的加人為防止析出石墨，並生成較高硬度的碳化物。
鎳硬鑄鐵在普通白口鑄鐵的基礎上加入3.0%～5.0%的鎳和1.5%～3.5%的鉻，得到非常硬而耐磨的馬氏體基體+M3C型碳化物組織。鎳和鐵無限固溶，能有效地提高淬透性，促使形成馬氏體-貝氏體基體，同時鎳穩定奧氏體，過高鎳含量會造成大量殘餘奧氏體。鉻的加入可以阻止石墨化，促使形成碳化物，並提高M3C型碳化物的硬度，由不含合金時的HV900～1000提高到HV1100～1200。鎳硬鑄鐵的耐磨性優於普通白口鑄鐵，在採礦、電力、水泥、陶瓷和鑄造等行業得到較為廣泛的套用。
鎳硬鑄鐵的生產
(1)鑄造工藝鎳硬鑄鐵可採用砂型或金屬型鑄造，線收縮率為1.6%～2.0%，通常取1.8%。其鑄造工藝與一般白口鑄鐵相同，通常採用冒口，並使直澆道通過冒口進入鑄件，以便形成良好的順序凝固條件。
(2)熔化鎳硬鑄鐵最好採用電爐(感應電爐或電弧爐)熔煉，以便控制化學成分及出爐溫度。Ni．Hardl、Ni—Hard2在有些國家採用沖天爐熔煉，但Ni—Hard4不易採用沖天爐熔煉，以免造成合金元素的燒損，尤其是鉻元素的燒損。鉻易與碳化合形成碳化物，使碳的含量不能準確控制。鎳、鉻含量的確定應考慮鑄件壁厚。為了使組織中不析出石墨，C、Si、Cr和鑄件壁厚之間應有合適的配合。
(3)澆注鎳硬鑄鐵的熔點比灰鑄鐵高，流動性比灰鑄鐵差，因此，其澆注溫度應比灰鑄鐵高一些。通常鎳硬鑄鐵的澆注溫度為1400℃，對於厚大鑄件，澆注溫度可適當降低，但不應低於1350℃。
熱處理
雖然鑄態下鎳硬鑄鐵具有足夠高的硬度，但是鑄態鎳硬鑄鐵的衝擊疲勞壽命較低，通常應進行熱處理。鎳硬鑄鐵進行熱處理的目的主要有三個，即消除內部應力、提高硬度、提高衝擊疲勞抗力。
Ni．Hardl和Ni—Hard2鎳硬鑄鐵通常採用的熱處理工藝有兩種：
1)將鎳硬鑄鐵加熱至275℃，保溫12～24h，然後空冷，使鑄態組織中的殘留奧氏體部分轉變成貝氏體或馬氏體，使鑄態組織中的馬氏體也得到回火，從而提高鎳硬鑄鐵的硬度和衝擊疲勞壽命。
2)將鎳硬鑄鐵加熱至450℃，保溫4h，然後空冷或爐冷至室溫。也可採用雙重熱處理工藝，即將鎳硬鑄鐵加熱至450%，保溫4h，然後冷至275℃再保溫4～16h，空冷。這種雙重熱處理工藝可以降低鎳硬鑄鐵組織中殘留奧氏體的含碳量，使其在隨後的冷卻過程中轉變為馬氏體。在275℃保溫的目的是使新生的馬氏體得到回火，同時使奧氏體轉變為馬氏體。鎳硬鑄鐵進行雙重熱處理比進行簡單熱處理能獲得更高的衝擊疲勞壽命。
Ni—Hard4的熱處理工藝與Ni—Hardl和Ni—Hard2的熱處理工藝不同。在進行熱處理時，它先被加熱至750～800℃，保溫4～8h，然後空冷或爐冷。這種熱處理工藝可提高Ni-Hard4的硬度和衝擊抗力。爐冷提高Ni—Hard4衝擊疲勞壽命的效果優於空冷。
對於大型Ni-Hard4鑄件，其熱處理溫度可適當低一些，通常在550℃保溫4h，空冷，然後在450℃再保溫16h，空冷。
