1. 研究目的与意义（文献综述）

在矿山、冶金、建材、电力及机械等生产领域，耐磨材料的应用极为广泛。我国每年由耐磨材料消耗掉的经济价值不低于700亿元，这还不包括由于耐磨材料失效引起的停产、检修等其它间接损失^[1]。为了减少因材料磨损而造成的巨大损失，就必须不断研究、发展和优化耐磨材料。

高铬铸铁（fe-cr-c）因其优越的性能而受到越来越广泛的重视。高铬铸铁相对合金钢有优良的耐磨性，相对一般白口铸铁有高得多的韧性、强度，同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，加之生产便捷、成本适中，所以被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一^[2]。

高铬铸铁是一种典型的金属耐磨材料，但无论是从工艺、质量还是从使用寿命等方面来看，采用整体铸造方式来制造大、中型高铬铸铁零部件是完全不占优势也不经济的。目前焊接技术发展迅猛，在当今追求高性能、低成本、低排放、绿色环保的工业生产指导思想下，表面堆焊是一种经济可行的耐磨材料制备方法，在保证性能的基础上能够大幅度地延长耐磨件的使用寿命，对于企业在生产过程中降低资源消耗、提高生产效率和创造更大效益等方面具有重大意义^[3]。各种耐磨堆焊材料种类繁多，在耐磨堆焊方面已经有诸多成功的范例。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、学习掌握高铬铸铁的制造特点、材料组织及性能特点，学习了解高铬铸铁堆焊耐磨材料的应用和未来发展；

2、学习并熟练掌握JMatpro材料性能模拟软件的使用方法，确定研究计划：分析Cr26（参照对象）、Cr30（C3.0，余Fe）、Cr35（C5.0，余Fe）高铬铸铁熔覆金属的合金相及组织（添加元素方案a.Mo0.75、V0.25；方案b. Mo0.75、Ti0.25），评估其热处理及使用性能；分析研究Cr/C比值及Cr%的变化对高铬铸铁共晶点（C wt%）、合金碳化物wt%、合金熔点Tm的影响规律；分析比较Mo、V %VS Mo、Ti %加入对特殊碳化物（M2C或MC，弥散分布）%的影响，了解其对TTT曲线、CCT曲线的影响规律；

3、评估所设计研究的高铬铸铁堆焊熔覆金属材料在磨粒磨损、冲蚀及腐蚀磨损下的综合性能（耐磨性能），为特殊工况下开发和选用高铬铸铁堆焊耐磨材料提供技术参考，以发挥其最大效能，提高实际效益。

2.2 研究目标

1、学习掌握高铬铸铁的材料组织及性能特点，了解高铬铸铁堆焊耐磨材料的应用和未来发展；

2、学习并熟练掌握JMatpro材料性能模拟软件的使用方法，完成设计方案的各组模拟分析，采集图表数据，分析并找出影响规律；

3、评估本课题高铬铸铁堆焊熔覆金属材料的耐磨性能，为特殊工况下开发和选用高铬铸铁堆焊耐磨材料提供技术参考，以发挥其最大效能并提高实际效益；

4、利用富余时间进行研究拓展，分析几种其他合金元素的添加及其含量变化对Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金组织和耐磨性的影响。

2.3 技术方案

1、利用JMatpro模拟分析Cr30（C3.0，余Fe）、Cr35（C5.0，余Fe）两种高铬铸铁熔覆金属的合金相及组织（添加元素方案a.Mo0.75、V0.25；方案b. Mo0.75、Ti0.25），评估其相结构数量组成，含Cr合金碳化物含量，热处理及使用性能。参照对象：Cr26（C2.6，余Fe）高铬铸铁熔覆金属。

2、利用JMatpro模拟分析上述两种高铬铸铁熔覆金属Cr/C比值、Cr%（Cr26、Cr30、Cr35）变化对高铬铸铁共晶点（C wt%）、合金碳化物数量Cr7C3（Cr23C6）%、合金熔点Tm的影响。

设置如下三组对比模拟实验：

3、利用JMatpro模拟分析比较Mo、V% VS Mo、Ti%加入量对M2C（或MC，弥散分布）%的影响，分析其对TTT曲线、CCT曲线的影响规律。

设置如下三组对比模拟实验：

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需软件，熟练掌握jmatpro材料性能模拟软件的使用方法。确定研究方案，完成开题报告。

第4-5周：按设计方案，模拟分析cr26、cr30、cr35高铬铸铁熔覆金属的合金相及组织，评估其热处理及使用性能。

第6-9周：分析cr/c比值及cr%对高铬铸铁共晶点（c wt%）、合金碳化物wt%、合金熔点tm的影响规律。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 牛冲, 卢德宏. 高铬铸铁耐磨堆焊层组织结构和硬度分析[j]. 材料开发与应用, 2015,30(4):60-69.

[2]李鹏. 高铬铸铁性能研究[d]. 山东科技大学, 2007.

[3]熊瑞. fe-cr-c系堆焊合金层耐磨性试验分析[d]. 太原理工大学, 2013.