铬在碳化物中的含量及其对球墨铸铁机械性能的影响

（一） 铬对球墨铸铁基体组织的影响

由Fe—Cr相图得知，铬与铁可以彼此无限制地互相溶解。最大含铬量[w（Cr）=17%]时，把γ 区封闭。在Fe—Cr—C三元合金中，铬有两个重要作用：缩小γ区和形成特殊的碳化物。铬与碳的亲和力比铬与铁的亲和力要大得多，因而形成很稳定的碳化物。

铬提高Fe—C合金的共析转变温度，大约为1%的铬，可使共析转变温度提高10～15℃。

铬与碳对Fe—Cr—C系合金的液相线温度tL 和固相线温度tS 的影响，有如下关系（式中的C、Cr为质量分数，以 “%”表示）：

在球墨铸铁中，含有很少量的铬 [如含铬w（Cr）=0．1%]，就会形成碳化物。由于这种碳化物偏析在共晶团边界，会形成网状分布，而且即使使用热处理也很难消除。为此，把铬的质量分数一般控制在0．05%以下，以防止这种碳化物的形成。

在球墨铸铁中形成的莱氏体，通过热处理是可以分解的。但是，由于铬使这种莱氏体变得更加稳定，所以需要更长的退火时间。

加铬可得到完全是珠光体的基体组织。但是在大多数情况下，得到的是莱氏体与铁素体牛眼组织共存。铬主要分布在碳化物中，如对于含铬为0．45%、含硅为2．7%的球墨铸铁来说，碳化物中的含铬量与铁素体中的含铬量的质量比是2．84∶1。这种含铬渗碳体在退火处理时十分稳定。(www.xing528.com)

加铬可使珠光体粒状化，为此，须在680～750℃的温度进行保温，然后空冷。加铬可改善球墨铸铁的淬透性。

（二） 铬对球墨铸铁力学性能的影响

在含铬量较高时，铬对铸态和正火后力学性能的影响如图5-20所示。在含有0．08%Cr的铸态球墨铸铁中，大约有体积分数60%的铁素体。随着含铬量的增加，会出现更多的珠光体乃至莱氏体。在铬约为0．6%时，屈服点有明显提高。加铬对断后伸长率和冲击韧度均有不良影响，同时也使抗拉强度下降，当铬超过0．6%时，则屈服强度也下降，此时，屈服强度与抗拉强度彼此接近而重合。

当含铬量较少[w（Cr）＜0．18%]时，则铬不会增加球墨铸铁的一次渗碳体数量，也不会增加脆性。但是，如果此时含有微量锡[w（Sn）=0．07%]时，则这样低的含铬量也会使球墨铸铁的脆性增大。

图5-19　镍及其与钒、钼复合对球墨铸铁经正火处理后的硬度的影响

注：图中合金元素为质量分数

由于加铬可使珠光体中的渗碳体稳定，因此采用退火处理可得到粒状珠光体组织。此时，在抗拉强度不变的情况下，除硬度有所下降外，断后伸长率和冲击韧度均有增加，用这种措施可以达到强度与塑性的良好配合。