不发生变化， 材料的韧性大幅度的提升。本实验采用缓 慢加热到 ９６０℃， 保温 ４ ｈ 时， 出炉强制风冷。当铸 件温度不高于 １００℃时， 再次入炉进行回火处理， 回 火温度为 ２５０℃， 保温 ２ ｈ， 出炉空冷。
［４］ 刘永恒．双金属热处理炉炉底板［Ｊ］． 热加工工艺，２００５，（６）：７８． ［５］ 刘云秋．热处理对轧制 ６５Ｍｎ－Ｑ２３５ 双金属铸造复合钢板力学
（ 上接第 ９７ 页） 使共晶硅细化， 防止粗状硅， 减小裂纹形核率及裂纹扩展速率， 延长固溶处理 加热时间， 使变质处理更充分， 在变质处理时及 后期处理促使硅最大溶解于基体， 构成沉淀强化 增强力学性能， 提高其使用安全性。
图 １ 含铬 １２％－２１％的 高 铬 铸 铁 的 液 相 温度与其含碳和合金元素的关系
采用底注式浇注系统， 在中频感应电炉内熔 炼高铬铸铁， 在铸件最上部开设溢流冒口， 排除最 开始浇注的溶液。利用高温液态高铬铸铁材料加 热芯材， 从而得到结合良好的双金属复合铸件。对
很难达到均匀一致。在凝固过程中发生的溶质偏析 也难使元素均匀分布。铸造残余应力常使铸件在使 用过程中变形甚至断裂。形状复杂的铸件残留应力 的水平往往很高。实行消除应力处理， 可以使铸件 的残留应力大幅度的降低， 改善使用性能。因此， 需要通 过热处理来改善这样的情况， 充分的发挥材料的抗磨性 与力学性能， 从而改善零件的使用性能， 提高零件 的可靠性。综合以上因素， 热处理是生产高铬铸铁 和碳钢复合铸件的必要工序。
Ｃａｓｔ ａｎｄ Ｈｅａｔ Ｔｒ ｅａｔｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｂｉｍｅｔａｌ Ｈａｍｍｅｒ
铸铁经过适当的热处理， 其组织为： Ｍ７Ｃ３ 型碳化 物、马氏体、弥散分布的二次碳化物和残余奥氏
采用液固结合法将外材金属镶铸在芯材上。 高铬铸铁的凝固收缩和线收缩基本接近于碳钢， 所以复合浇注双金属铸件的造型工艺与碳钢造型 工艺基本相同。先把内部的碳钢（ 芯材） 铸造成型， 然后浇注外层高铬铸铁（ 外材） 。采用湿砂造型， 砂 型 为 ＣＯ２ 硬 化 水 玻 璃 砂 ， 其 流 动 性 好 ， 造 型 容 易 控制。
通过分析复合材料条件和锤头工况， 选取锤 头材质。①锤柄锤头工作过程中， 锤柄主要承受 物料破碎过程中所产生的弯曲冲击力， 基本上不
收稿日期： ２００７－０８－０１ 作者简介： 冯小平（ １９６８－） ， 女， 四川西充人， 工程师；
本实验采用 ＣＯ２ 硬化水玻璃砂造型， 砂箱尺 寸为 ５５０ ｍｍ×!４５０ ｍｍ， 浇口设在中央， ８ 个试样 在砂箱中呈 ４５°分布。为了能够更好的保证双金属复合材料 横截面的化学成分和组织的均匀性， 不产生偏析， 将内浇道设在型腔的低部。在双金属复合材料的 制备过程中， 芯材的偏心将影响到双金属复合材 料界面结合状态。若采用两箱造型， 则在合箱时很 难保证芯材的准确定位。因此， 通过整体造型砂芯 芯头保证芯材的准确定位， 最后进行浇注。
本文所选的具体零件是双金属复合锤头。锤 头是破碎机的核心部件， 其端部磨损程度决定出 料粒度的大小， 因此通常被设计成头部和柄两部 分， 其中头部直接与物料发生撞击， 要求具有较高 的硬度和耐磨性， 而起连接作用的锤柄并不直接 参与磨损， 只需具备相应韧性和强度即可。因此 锤头整体采用同一种金属进行生产非但在经济上 不可取， 在使用上也没有必要。生产中结合高铬 铸铁优异的抗磨能力和碳钢优良的韧性， 采用高 铬铸铁 ／ 碳钢复合的办法制造锤头。
［４］ 韩茵， 陈诗键． 铸造铝合金组织对力学性能的影响［Ｊ］．理化检 测－ 物理分册， Hale Waihona Puke Baidu００３， ９（ １１） ： ５５５－５５９．
［３］ Ｋｗａｉ Ｓ Ｃｈａｎ ， Ｐｅｇｇｙ Ｊｏｎｅｓ ， Ｑｉｇｕｉ Ｗａｎｇ． Ｆａｔｉｇｕｅ ｃｒａｃｋ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｆ ｒａｃｔｕｒｅ ｐａｔｈｓ ｉｎ ｓａｎｄ ｃａｓｔ Ｂ３１９ ａｎｄ Ａ３５６ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙｓ ［Ｊ］ ． Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｔｉｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，２００３ ，３４１ （１２２） ：１８－３４．
任何双金属复合材料， 只有当它和单一材料 结构相比成本显得更低， 某些性能或综合性能有 所改进时才是有用的。选用金属复合时需要仔细考虑 的性能包括弹性、强度、延展性和断裂韧性等力学 性能， 以及抗磨损性、抗腐蚀性或者抗高温等物化 性能。另外， 制作的双金属复合材料不仅其整体 要拥有非常良好的综合性能， 同时还需要保持两种金 属自身的特点。目前， 双金属复合材料一般在磨 损严重或者腐蚀性的条件下工作， 在一些承受高 周疲劳的齿轮和轴类的零件中使用。因此， 为了 保证双金属复合材料拥有非常良好的工作状态， 理想 的复合材料表面应具备高的耐磨损、耐腐蚀和抗老化性能， 而基体材料一定要有良好的韧性和塑性。此外， 复 合 材 料 整 体 需 要 有 优 良 的 焊 接 、铆 接 及 冲 压 等 上艺性能， 并有不易被氧化、腐蚀和难以生成有害 表面膜等特点。
［１］ 李 友 川，胡 志 亮．铸 造 铝 合 金 轮 毂 热 处 理 参 数 选 择 及 其 设 备 ［Ｊ］．轻合金加工技术， １９９７， ２５（ １０） ： ３３－３９．
［２］ Ｚ Ｙ Ｍａ ， Ｒ Ｓ Ｍｉｓｈｒａ ，Ｍ Ｗ Ｍａｈｏｎｅｙ． Ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｉｎ ｃａｓｔ Ａ３５６ ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉａ ｆ ｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ［Ｊ］ ． Ｓｃｒｉｐｔａ Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ ，２００４ ， （５０） ：９３１－９３５．
（ １） 双金属复合锤头的芯材选用铸钢， 外材选 用高铬铸铁。先把芯材铸钢铸造成型， 然后浇注外 材高铬铸铁。外材采用 ＣＯ２ 硬化水玻璃砂湿砂型 铸造， 整体造型， 浇注温度为 １ ４５０～１ ５５０℃。浇 注前芯材预热到 ８００℃。
９６０℃×４ ｈ， 出炉风冷。当铸件温度不高于 １００℃时， 入炉回火， 加热到 ２５０℃×２ ｈ， 出炉空冷。
面的性能越好， 结合强度也越高。浇注温度过低， 铸件的结合面处易产生冷隔、缩孔等缺陷。但
是， 如果浇注温度过高， 易产生热裂缺陷， 凝固 缓慢， 碳化物生长较为粗大， 共晶组织粗化， 降低 高铬铸铁的抗磨能力和力学性能。另外， 过分提
高高铬铸铁浇注温度， 增加了熔炼时间， 浪费资 源， 同时增加了合金元素的烧损率。含铬 １２％～ ２１％ 的 铬 钼 白 口 铸 铁 的 液 相 温 度 与 其 含 碳 和 合 金 元素的关系见表 ２ 和图 １。
高铬铸铁淬火后形成马氏体基体， 但是此时的 马氏体一般为片状， 属于高碳富铬奥氏体通过切变 机制形成的过饱和间隙固溶体。这种组织中储有较 大的弹性应变能， 包含一些点阵缺陷， 处于不稳定 状态。这样在室温下， 一部分碳原子向缺陷位置偏 聚， 另一部分富集于某些晶面上， 形成碳富集区。另 外， 高铬铸铁中奥氏体富含碳、铬， 而且成分分布不 均匀， 即使经过脱稳处理， 合金的 Ｍｆ 点一般都在室 温以下。因此， 铸件淬火组织中总要存在残留的奥 氏体， 残余奥氏体与新生的马氏体之间， 因比容不 同及点阵畸变存在应力， 相界面处结合较弱。此外， 马氏体在相变时体积增大， 在晶界出产生较大的热 应力。所以， 马氏体本身回火后可大幅度的降低组织中 的相变应力水平， 回火可以消除淬火后的残余应 力， 使奥氏体组织的试样有较好的断裂韧性。９６０ ℃淬火的高铬铸铁， 在 ２５０℃回火时， 硬度基本上
表 ２ 铬钼白口铸铁中 Ｃｒ ， Ｍｏ， Ｎｉ 元素含量（质量分数， ％）
Ｃｒ １４．５ １９．７ ２０．１ ２１．０ １４．０ １４．０ １３．９ １４．７ １２．０ １３．７ Ｍｏ ２．６ １．４ １．６ ２．５ ０．６ ０．８ － ２．１ ０．８ ０．３ Ｎｉ － ０．７ ０．７ ０．９ － ４．２ ０．７ １．１ ２．２ １．７
高铬铸铁需要强韧坚硬的基体组织， 以提高零 件的抗磨能力。铸造组织一般不能够满足这一要求。 铸件在铸型中的凝固过程与冷却速率受到许多因 素的影响， 如不均匀的壁厚、不同的散热条件、浇注 后型内铁水温度的差异等， 铸件各部分的铸造组织
屈服强度 抗拉强度 伸长率 冲击韧度 Ｃ Ｍｎ Ｓｉ Ｐ Ｓ ／ ＭＰａ ／ ＭＰａ （％） ／ Ｊ·ｃｍ－２
为了获得马氏体组织， 有必要进行淬火。高铬铸 铁的淬火过程包括加热、在奥氏体化温度下进行 脱稳处理、冷却三个步骤。高铬铸铁是热导率较低 和热膨胀系数较高的金属材料。铸件快速加热， 表 面和心部会出现较陡峭的温度梯度。不一样的部位的 温度差异会使铸件内产生较高的热应力和组织应 力。要降低因温度梯度而产生的内应力水平， 防止 铸件变形、开裂， 必须控制加热速度。因此， 采用缓 慢加热是必要的。但是， 即使采用缓慢加热和保 温， 使组织中形成的过饱和固溶体的溶质达到完 全均匀非常困难的。为了使脱稳处理时二次 碳化物充分而且均匀的析出， 可以实行预珠光体 处理。处理的方法是先把铸件加热到高于 Ａｃ１ 的 温 度（约 ７５０℃以上）， 保温一定时 间后 炉 冷 到 Ａｃ１ 以下， 使基体成为平衡组织， 然后在加热到脱稳处 理温度， 进行脱稳处理。预珠光体处理不但可使二 次碳化物充分析出， 而且也能快速缩短处理时间。
［１］ 吴 振 卿．镶 铸 双 金 属 复 合 锤 头 铸 造 工 艺 的 研 究［Ｊ］． 铸 造 技 术， ２００５，（３）：１７１－１７３．
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［３］ 孙 德 勤． 双 金 属 复 合 材 料 铸 造 工 艺 研 究 进 展 ［Ｊ］． 铸 造，１９９９， （１２）：４８－５１．
