各种元素在耐磨锤头中的作用

为达到这些性能，我们把金相组织定为回火马氏体基体，加上30%左右的Cr7C3型高硬度碳化物，并且碳化物应该是断网的、块状的，使之既有高硬度、耐磨，又有高韧性，还能耐一定高温。按此思路进行成分设计。

1)碳(C)和铬(Cr)含量

①高碳、低铬时，容易出现M3C型碳化物；

②低碳高铬时易出现M4C型碳化物；

③铬与碳配合恰当时才可得到M7C3型碳化物。从图可知当碳(C)在2.6%～3.0%，Cr在22%～25%时，可得到Cr7C3碳化物，硬度为HV1700，可大大提高金属的耐磨性。但碳量太高超过共晶碳量会发生粗大的初生碳化物，质很脆，在磨料冲击下会碎裂，并且碳量增加，韧性降低。所以碳量设计范围为2.4%～3.2%。

1.共晶范围；2.α+M4C；3.α+M4C+M7C3；4.α+M7C3；5.α+M7CO3+M3C；6.α+M3C

铬一部分形成Cr7C3型碳化物及二次碳化物，另一部分提高机体的淬透性，使它既有足够韧性，又有高的硬度，故铬含量控制在18%～24%。

2)钼(Mo)含量

钼一部分进入碳化物，一部分溶入奥氏体，溶入奥氏体中的钼可大幅度提高淬透性，钼和铜联合使用，提高淬透性作用更大。经验表明，当Cr/C为5～8时，加入2.5%Mo，可使100mm断面完全淬硬。设计成分Cr/C>7加入大于2%的钼，对于厚度为90～100mm的大锤头也能淬硬。

3)镍(Ni)含量

镍溶入奥氏体中，可充分发挥提高淬透性的作用，加入0.5%的镍，即可显著提高淬透性，但它降低马氏体开始点(MS)的作用比钼大。加入镍量控制在0.6%～1.0%。

4)铜(Cu)含量

铜与镍类似，可全部溶于奥氏体中，对提高淬透性有利，但没有镍效果大，且铜在奥氏体中溶解度有限，约2%，热处理后仍保留有少量残余奥氏体，对提高韧性有利，但使硬度降低。所以铜控制在0.8%～1.0%。

5)锰(Mn)含量

锰是稳定奥氏体元素，使组织中存在大量残余奥氏体，锰能改变钼在碳化物和金属基体中含量的分配比，锰和钼联合加入可有效地提高淬透性，但锰强烈降低MS点，增加铸件开裂的趋向，对熔炼、铸造、热处理的微量变化敏感，所以含量不宜多，控制在0.8%～1.0%。

6)硅(Si)含量

硅是促进石墨化元素，固溶于基体中增加铸铁的脆性，硅降低淬透性，为了脱氧最少不得小于0.3%，但硅提高MS点，我们控制硅在0.4%～0.8%。

7)磷(P)、硫(S)含量

磷、硫均为有害元素，应尽量低，采用碱性炉熔炼，磷、硫可控制在0.035%以下。

8)复合变质剂

为了净化晶界，变质夹杂，细化晶粒，特别是为了使共晶碳化物变为条块状，在高硬度前提下获得高韧性，我们采用了复合变质剂(Re+B、V、Ti等元素)；对提高韧性起到了重要作用。