碳:碳为生成共晶碳化物(Cr·Fe)7C3的主要元素,共晶碳化物在耐磨性方面起着重要作用。碳含量决定碳化物的数量。选择较高的碳含量,可获得较多的高硬度碳化物。为提高耐磨性,碳的质量分数应控制在2.8~3.1%。
铬:铬含量决定碳化物的类型。为保证碳化物以M7C3为主,铬含量必须大于12%,过低不能形成高硬度的(Cr·Fe)7C3型碳化物;过高则成本提高。因此铬的质量分数为12~14%。
硅:硅的主要作用是提高Ms点,减少残余奥氏体。一方面硅固溶于基体中,显著降低淬透性。随着硅含量增加,碳化物变得细小,硅溶于基体中使奥氏体含碳量降低;另一方面,硅又使奥氏体枝晶得到细化,碳化物变得细碎。而且硅含量增加,碳化物增加,硬度、耐磨性提高,但冲击韧性降低。
生产铸态高铬屈氏体磨球,适当提高硅含量,对于硅溶于基体中促进屈氏体转变的倾向,提高铸铁的抗腐蚀性有利,因此确定硅的质量分数为1.0~1.4%。
锰:锰是提高淬透性,扩大奥氏体区的一种有效元素。在高铬铸铁中锰的作用:一是脱氧;二是强化基体和碳化物。含锰量过高,增加了奥氏体的稳定型,降低了Ms点,不利于铸态奥氏体转变。但少量的锰对于屈氏体有细化作用。考虑脱氧和脱硫的需要,锰的质量分数应控制在0.6~0.9%。
硫、磷:硫、磷为有害元素,对高铬铸铁的抗冲击韧性危害极大,含量应越少越好。尤其在湿磨时,硫会加速金属材料的腐蚀,进而加快腐蚀与磨损的交互作用,所以,硫的质量分数应控制在小于0.03%,磷的质量分数应控制在小于0.04%为宜。
微量合金元素:加入适量钒、钛可以达到细化晶粒,阻止形成网状碳化物的目的,控制量为V 0.15~0.3%,Ti 0.08~0.15%。因钒、钛价格昂贵,可暂不加入,增加0.3%铜。