铁基合金(
铁 base alloys)是一类广泛应用于硬面材料的物质,其特点在于综合性能优良,适用范围广泛,同时具备低廉的价格。
铁基合金特指通过有意添加金属合金元素形成的合金,而非由非金属碳引起的强化效应。钢铁材料虽然也属于铁基合金范畴,但在工程实践中通常将其单独区分。典型的时效硬化型铁基合金包括马氏体时效钢(18Ni型),其碳含量极低,不超过0.03%,并加入了大量的镍。经过特定的时效处理,合金元素会在位错处聚集形成“
气团”,随后析出金属间化合物,从而实现沉淀强化,使得钢的屈服强度大幅提升。
马氏体时效钢的强化机制主要包括沉淀强化、固溶强化和
相变强化(马氏体),其中沉淀强化的效果最为显著。
马氏体合金钢是一种主要硬化元素为铬的合金钢,同时也包含硅、钼、锰、钒、钨等强化元素,合金元素总含量不超过10%。其涂层组织为低碳马氏体,具有优异的机加工性能和较高的硬度。这种合金钢可通过
金属丝和管状丝埋弧堆焊工艺制造,焊接性能良好,不易开裂。常用于金属间无润滑滚动或滑动的零件,如热轧工作辊、支撑辊等。
高铬铸铁以其高硬度著称,硬度可达HRc48-60,具有出色的抗磨粒磨损性能。在低于200℃的环境下,其耐磨性仅次于
碳化钨硬面材料,但成本仅为后者三分之一。高铬铸铁的
化学组成中,碳含量为2%-6%,铬含量为20%-35%,主要耐磨硬质相为CrC。基体组织包括
马氏体和奥氏体。通过电焊条或管状焊丝进行明弧或埋弧堆焊,即使在堆焊过程中出现龟裂现象,也不会影响其使用性能。适用于中等或严重磨粒磨损件,如农机、矿山设备等。
奥氏体锰钢能够承受高冲击和轻度至中度的
磨粒磨损,堆焊层无磁性,具有高韧性和可塑性。初始硬度为HRc16-20,经过冷作硬化后可提升至HRc44-48。其
化学组成为锰含量12%-15%,以及铬、镍、钼等元素,奥氏体组织稳定。焊接时应避免过度加热,以免出现
马氏体相而导致焊层破裂。适用于严重金属间冲击和
矿石对金属的冲磨件的堆焊。
马氏体不锈钢是一种低碳高铬
马氏体钢,主要成分为碳含量0.2%和铬含量超过12%。它具有良好的综合机械性能,硬度约为HRc50,强度和韧性均佳,还能抵抗大气和蒸汽腐蚀,以及冷热疲劳。产品形态包括
金属丝材和管状丝,适用于中等冲击、中等金属间磨损和中等
磨粒磨损的场合。
光体钢是一种含低碳和其他合金元素的合金,组织结构为珠光体,具有良好的耐冲击性和较低的硬度(HRc25-35)。其可焊性极佳,适合用于堆焊,尤其适用于修复机械设备零件尺寸。此外,光体钢还可作为堆焊过渡层,用于受滚压、滑动或冲击负荷的重型机械设备的旋转轴、轧辊等零件。