摘 要

本论文研究的内容是使用JMatPro软件模拟分析Cr15、Cr20、Cr26等高铬铸铁的组织与合金相等，以评估高铬铸铁材料耐磨耐蚀性能和冲击韧塑性，为特殊工况下制造、选用这类材料提供技术参考，以发挥最大效能。

论文实验的主要思路是利用JMatPro软件模拟分析Cr/C比值、Cr%（Cr15、Cr20、Cr26）变化对高铬铸铁共晶点（C wt%）、合金碳化物数量M7C3%、合金熔点Tm的影响，以及分析Ni、Mo、V三种合金元素的加入量对其相组成以及TTT曲线、CCT曲线的影响规律。

研究的结论是高铬铸铁C含量为2.6%，Cr含量为26%时材料可以保证高耐磨性并兼顾较好的韧塑性；当Ni、Mo、V三种合金元素的含量分别为0.4%、2.5%、0.8%时，高铬铸铁的综合性能最佳。

本文的特色是从模拟实验的角度解决问题而非实际实验，通过分析JMatPro计算的组织与合金相可以不计成本的多次实验，并且在模拟实验中采用平时实际生产中较少使用或十分昂贵的金属，以此来给实际生产提供一定的技术参考。

关键词：JMatPro；高铬铸铁；合金元素

Abstract

In this paper, the use of JMatPro software simulation analysis Cr15, Cr20, Cr26 and other high-chromium cast iron and the alloy is equal to the alloy to assess the high-chromium cast iron wear resistance and impact toughness, for special conditions manufacturing, selection This material provides technical reference to maximize performance.

The main idea of ​​the paper is to use JMatPro software to simulate the Cr / C ratio, Cr% (Cr15, Cr20, Cr26) changes on the high chromium cast iron eutectic point (C wt%), the number of carbide carbides M7C3%, alloy melting point Tm And the influence of the addition amount of Ni, Mo and V on the phase composition, TTT curve and CCT curve were analyzed.

The results show that the content of the three kinds of alloy elements of Ni, Mo and V is 0.4% when the content of high chromium cast iron is 2.6% and the Cr content is 26%, and the material can ensure high wear resistance and good toughness. , 2.5%, 0.8%, the best performance of high chromium cast iron.

This paper is characterized by solving the problem from the point of view of the simulation experiment rather than the actual experiment. By analyzing the JMatPro calculation of the organization and the alloy phase can not count the cost of multiple experiments, and in the simulation experiment using the actual production is less used or very expensive Metal, in order to give the actual production to provide a certain technical reference.

Key Words：JMatPro;High chromium cast iron;Alloy phase

目录

第1章绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 2

1.3 本文的主要研究内容 2

第2章JMatPro软件简介及高铬铸铁的模拟实验方案 3

2.1 实验用模拟软件JMatPro 3

2.1.1 JMatPro的功能特点 3

2.1.2 JMatPro的应用范围 3

2.2 高铬铸铁主要成分及作用 4

2.2.1 铬 4

2.2.2 碳 4

2.2.3 锰 4

2.2.4 硅 5

2.2.5 镍 5

2.2.6 钼 5

2.2.7 钒 5

2.2.8 铜 5

2.2.9 磷和硫 6

2.3 关于Cr/C比值和Cr%作用实验设计 6

2.3.1 高铬铸铁成分选择 6

2.3.2 JMatPro软件的模拟参数设置 7

2.4 Ni、Mo、V对高铬铸铁性能影响的模拟实验设计 10

2.4.1 正交实验设计 10

2.4.2 JMatPro软件模拟的TTT/CCT图 11

第3章模拟实验及数据分析 12

3.1 Cr/C比值和Cr%对高铬铸铁材料性能的影响 12

3.1.1 实验所得温度-相图 12

3.1.2 分析温度-相图 16

3.1.3 共晶结构分析 17

3.1.4 C、Cr含量的选择 18

3.2 分析Ni、Mo、V对高铬铸铁材料性能的影响 18

3.2.1 正交试验结果统计 19

3.2.2 正交试验结果分析 22

第4章总结 26

4.1 主要结论 26

4.2 不足与改进 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1 研究背景

高铬铸铁是是前人研究出来第三代白口铸铁，相较于前两代的铸铁（普通白口铸铁和镍硬铸铁）性能上更加耐磨耐腐蚀并且抗高温。一般泛指含Cr量在11-30%之间，含C量在2.0-3.6%之间的合金白口铸铁。高铬铸铁的材料性能不同于普通铸铁主要原因是其含铬量高，Cr的加入促使碳化物的形成，而碳化物影响着我们最关心的高铬铸铁的耐磨性，高铬铸铁其高达11%以上的Cr使高铬铸铁中的碳化物从M3C转变为M7C3，M3C的硬度在970HV左右，而M7C3的硬度在1400HV左右，M7C3的硬度远大于M3C的硬度，这也是为什么高铬铸铁比普通铸铁更耐磨的原因。同时由于M7C3是孤立粒状分布，而M3C是网状连续分布，碳化物又连续性分布变为非连续性分布降低了高铬铸铁的割裂成度，对材料韧塑性影响十分小，保证了高铬铸铁在拥有高耐磨性的同时仍具有不错的韧塑性。

高铬铸铁自上个世纪中叶问世以来就是十分优秀的材料，它具有良好的抗磨抗蚀抗高温性，使得在冶金矿山、制造建筑、生产加工、水泥机械、电力化工、疏浚装备等领域有重要用途。相较于合金钢它更加的耐磨，与普通的白口铸铁相比它又具有更佳的韧塑性，并且它的抗高温和抗腐蚀性使得其还可以在各种恶劣的环境下工作，其优良的性能令人惊讶。同时其生产成本一般，不算昂贵，加之高铬铸铁的生产便捷，技术要求适中，自然成为了选取抗磨抗蚀材料时最佳的几种材料之一。