国内外对高铬铸铁的磨损机制、断裂机制、断裂韧性、裂纹扩展机理进行了一系列的研究，结果表明高铬铸铁可通过调整碳化物的大小和形态、二次碳化物数量和弥散度以及基体组织（马氏体、奥氏体、索氏体），来调整其性能，满足使用要求。

　　一、抗磨高铬铸铁的成分及作用

　　1.碳和铬

　　碳和铬的主要作用是保证铸铁中碳化物数量和形态。随着含C量提高，碳化物增多；随着Cr/C比值的增加，共晶碳化物的形貌经历了由连续网状→片状→杆状连续程度减小的过程，共晶碳化物晶体类型经历了M3C→M3C＋M7C3→M7C3的变化过程。有资料指出：当共晶碳化物不变，且Cr/C为6.6～7.1时，高铬铸铁的抗裂纹扩展能力最强。根据这些原理，宜将含C量策为3.1%～3.6%，含Cr量定为20%～25%。基体中的Cr还可以提高材料的淬透性。

　　2.镍

　　其作用是增加高铬铸铁的淬透性，抑制奥氏体基体向珠光体的转变，促进马氏体基体的形成。

　　3.钨

　　其作用是细化晶粒，提高硬度，增加耐磨性。

　　4.高效稀土复合变质剂

　　其作用是脱氧和去硫，从而抑制夹杂物在晶界的偏聚，改善晶界状况；另外，由于稀土元素偏聚、吸附在碳化物择优长大的方向上，使碳化物的生长受到抑制，从而使其变得均匀、孤立，而其他变质元素可以形成弥散分布的碳、氮化合物，阻止晶粒长大，从而细化晶粒。稀土复合变质剂不仅改善材料的显微组织，而且可使材料硬度特别是冲击韧性明显提高。高效稀土复合变质剂的加入量取0.2％～0.5％为宜。

　　5.高铬铸铁的组织和性能

　　高铬铸铁的组织为索氏体＋共晶碳化物及条状块状棒状碳化物；平均硬度为49HRC。经过“正火空冷＋回火空冷”的热处理后，平均硬度为60.5HRC，金相组织为马氏体＋共晶碳化物＋条状块状棒状碳化物。

　　二、衬板铸件试制工艺

　　1.熔炼

　　熔炼在500kg酸性中频电炉中进行。

　　（1）先往酸性中频电炉中加入废钢和生铁进行熔清，再加入铬铁、钨铁、镍，调整铁水成分。

　　（2）在出铁前5～10min内先后加入锰铁和硅铁。

　　（3）在出铁前2min左右加入0.05％纯铝脱氧。

　　（4）铁水出炉温度控制在1460～1500℃。

　　（5）在包内冲入1.4kg高效稀土复合变质剂进行孕育处理。

　　（6）往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖，并镇静5min左右，扒渣。

　　（7）浇注温度控制在1360～1400℃。

　　2.造型制芯

　　造型工艺采用有机醋水玻璃砂工艺。

　　配料：①下箱砂与芯砂：原砂（40/70目）100%、水玻璃5%（占原砂重）、有机酷12%（占水玻璃重）、EZK型溃散剂2.5%（占原砂重）。②上箱砂：原砂100%、水玻璃4.5%（占原砂重）、有机醋12%（占水玻璃重），不加溃散剂。

　　混砂工艺：原砂加溃散剂混1min→加有机酷混2～3min→加水玻璃混1～2rnin→出砂，型砂可使用时间25～30min。

　　脱模时间：0.5～1.5h。

　　涂料采用醇基错英粉涂料，要求搅拌充分，均匀刷涂两次，加温快干。冒口采用漂珠保温套。试生产的铸件表面质量好，无铸造缺陷。

　　3.热处理工艺

　　铸件清理后，进行热处理，在台车式电阻炉内进行，热处理工艺为正火空冷十回火空冷。铸件热处理后硬度平均为15.5HRC，冲击韧性高达8J/c㎡（10mm×10mm×55mm无缺口试样）。

　　三、装机试用

　　衬板装机运行试验在装船一部S/R（堆取料机）－T8机房－SU（装船机）生产能力为6000t/h的流程中进行。煤炭莫氏硬度3～5.高铬铸铁衬板与高锰钢（ZGMnl3）衬板同时间隔安装。在使用2400h、装煤120万t后，两者对比数据见下表，结果为高铬铸铁衬板的耐磨性是高锰钢的2.6倍。停机检查，未见衬板有裂纹。这表明，这种高铬铸铁衬板的韧性达到黄弊港运输煤炭的使用要求。