RTCr16是高鉻耐熱鑄鐵。

化學(xué)成份：（％）

C=1.6-2.4 Si=1.5-2.2 Mn<1.0

P<0.10 S <0.05 Cr=15-18

特性及適用范圍：

在空氣爐氣中，耐熱溫度達(dá)到 900℃，在室溫及高溫下有抗磨性，耐硝酸的腐蝕。主要用于退、煤粉燒嘴、爐柵、水泥焙燒爐零件、化工機(jī)械零件等。

力學(xué)性能：

抗拉強(qiáng)度： σb (MPa)：≥340

硬度 ： 400～450HB

一個(gè)好的耐磨合金鋼不僅要具備好的耐磨性還要具備高的強(qiáng)度、韌性配合，同時(shí)還要有良好的工藝寬容性。良好的熱加工性能是對(duì)一個(gè)耐磨件特別是對(duì)厚、大、桿、復(fù)雜零件來說就更重要了。耐磨合金鋼本身設(shè)計(jì)有良好的淬透性和強(qiáng)韌性指標(biāo)，但對(duì)有些件來說，假如材料的淬透性不足，淬不透或須采用強(qiáng)度更高淬火劑將致變形開裂。大部分合金元素加入鋼中在帶來某一兩個(gè)方面性能滿足后，卻又帶來其他方面的危害，如Mn可有效提高淬透性，如圖。但又帶來材料過熱敏感性加大，致使金屬晶粒粗大、惡化綜合機(jī)械性能，因此，從改善材料熱加工性能，提高材料綜合性能看，Mo顯然是選擇之一。Cr對(duì)淬透性及強(qiáng)硬度有較大貢獻(xiàn)，其他如Si、Mn、Ni、V、Ti等對(duì)材料這個(gè)或那個(gè)方面有著顯著影響。值得注意的是某些元素只需少許一點(diǎn)加入即可明顯改變材料性能，如稀土可有效細(xì)化晶粒、凈化晶界，提高材料綜合性能。又如微量B可極其顯著提高材料的淬透性，這些都已得到大量成功應(yīng)用。
評(píng)價(jià)一個(gè)合金元素對(duì)材料的作用，一定要看它在鋼中存在的形態(tài)、工藝條件及合金的自身?xiàng)l件如商品屬性等綜合條件。

鑄造生產(chǎn)的困擾是因任何鑄件的具體質(zhì)量問題與缺陷表征及其原因是多種多樣又彼此關(guān)聯(lián)甚至相互對(duì)立。當(dāng)生產(chǎn)高強(qiáng)度（HT300和HT350級(jí)）灰鑄鐵件時(shí)更為突出，較難處理的兩對(duì)主要矛盾是：提高金屬?gòu)?qiáng)度將引起石墨形態(tài)惡化；而材質(zhì)性能的升高將加大鑄件產(chǎn)生縮松的傾向并降低鐵水流動(dòng)性。本文擬就此進(jìn)行分析并相應(yīng)地探討一些調(diào)解措施，寄期能有助于擬訂調(diào)試工藝方案和分析問題時(shí)參考。
關(guān)鍵詞：冶金因素 凝固與結(jié)晶 形核能力 過冷和過冷組織 縮松
1．問題的由來
考察機(jī)械制造的動(dòng)態(tài)可知，機(jī)械——尤其是行走機(jī)械，其研發(fā)重點(diǎn)內(nèi)容之一是提高金屬?gòu)?qiáng)度以減輕自重和提高使用壽命。灰鑄鐵件生產(chǎn)較易、價(jià)格低廉且耐磨、抗壓性好，故迄今仍占各類鑄件重量的（約占50~55%）。至于在汽車制造業(yè)，灰鑄鐵也是重量居位的鑄造合金。
灰鑄鐵之所以仍具有競(jìng)爭(zhēng)力，在于克服其固有的弱點(diǎn)——強(qiáng)度相對(duì)較低導(dǎo)致工件較重這方面不斷地取得進(jìn)展的緣故。例如,有的高強(qiáng)度灰鑄鐵轎車缸體自重己降至40公斤以下，斷面壁厚不及3毫米。
如果孤立地僅就金屬?gòu)?qiáng)度而言，要提高灰鑄鐵強(qiáng)度并非難事，因?yàn)橹灰档突诣T鐵的碳硅量，即可減少所形成的片狀石墨（相對(duì)于金屬而言，石墨的硬度和強(qiáng)度可以視為零），同時(shí)加入合金元素強(qiáng)化基體，就能達(dá)到這一目的。
但是，碳量（碳當(dāng)量）的降低將加劇兩大質(zhì)量問題，一是石墨形態(tài)的惡化，二是鑄件易于產(chǎn)生縮松缺陷?？梢姡瑸樯a(chǎn)高強(qiáng)度灰鑄鐵件需要解決好這些突出矛盾，而這將涉及一系列理論和實(shí)踐方面的問題。
2．影響灰鐵性能的因素
先前的一致認(rèn)識(shí)是：灰鐵材質(zhì)性能取決于它的化學(xué)成份及冷卻速率。對(duì)于給定形狀、重量和壁厚的鑄件，如果鑄型介質(zhì)和澆注溫度不變，冷卻速率也是不變的，因而影響到金屬性能的將主要是化學(xué)成份，對(duì)于灰鑄鐵來說，基本成份中的錳、磷、硫三元素對(duì)性能的影響較小且可供調(diào)控和實(shí)際變化的范圍又很窄，顯然，決定灰鐵材質(zhì)性能的最重要因素是碳和硅的含量（合金元素影響作為另類問題對(duì)待），如果找出該兩元素含量（還可以將兩元素合二為一地用碳當(dāng)量代表）與表征灰鐵材質(zhì)性能的強(qiáng)度和硬度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，這不僅給試驗(yàn)研究帶來便捷同時(shí)也將對(duì)生產(chǎn)者具有實(shí)用價(jià)值。此外，還有一個(gè)問題一直引起人們的關(guān)注——內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，它的大部分工件是灰鐵件，其主要部件如缸體不僅加工量大、工序繁多，且多用專用設(shè)備和刀具，而專用刀具都是單件制作，因此，即使在歐美國(guó)家，在發(fā)動(dòng)機(jī)廠生產(chǎn)費(fèi)用中，刀具損耗的費(fèi)用占居。按傳統(tǒng)觀點(diǎn)，灰鐵的硬度與強(qiáng)度呈直線正比關(guān)系，可否在一定范圍內(nèi)生產(chǎn)出強(qiáng)度提高而硬度不變或稍許上升的灰鐵？！
循著這一思路，鑄鐵學(xué)者派特生進(jìn)行系統(tǒng)性充分試驗(yàn)，并對(duì)大量數(shù)據(jù)加以處理[1]，得出灰鐵硬度和強(qiáng)度與共晶度（或稱碳飽和度，為便于運(yùn)算與建立簡(jiǎn)明的數(shù)學(xué)公式，將鑄鐵共晶點(diǎn)的碳當(dāng)量4.26換稱共晶度為1）之間的數(shù)值關(guān)系。這一成果得到各國(guó)業(yè)界的廣泛認(rèn)同，其硬度與強(qiáng)度間關(guān)系的計(jì)算原則，已納入國(guó)標(biāo)GB9439-88《灰鑄鐵件》之內(nèi)。
借助于該研究結(jié)果（公式），可以定量地、明確無誤地反映所生產(chǎn)的鑄鐵及其工藝技術(shù)的優(yōu)劣。
任何灰鐵生產(chǎn)車間可將所生產(chǎn)鐵水的碳飽和度按公式得出它的“計(jì)算硬度”和“計(jì)算強(qiáng)度”，以之與所澆注試棒得到的“實(shí)測(cè)硬度”，和“實(shí)測(cè)強(qiáng)度”兩兩對(duì)比，分別得出“相對(duì)硬度”和“相對(duì)強(qiáng)度”，再將“相對(duì)強(qiáng)度”比“相對(duì)硬度”，所得值稱為“正常度”（或稱“質(zhì)量指標(biāo)”）。如果正常度等于1表示該車間的“熔鑄狀態(tài)”處于正常合理；若大于1則為優(yōu)良，反映該車間在給定的鑄鐵成份下獲得較高的強(qiáng)度與較低的硬度；如果小于1顯然說明生產(chǎn)狀態(tài)不佳，因?yàn)槿粢岣卟馁|(zhì)強(qiáng)度勢(shì)必要靠降低碳飽和度（碳硅含量）的辦法來達(dá)到，這必將對(duì)金屬組織及鑄件缺陷不利。
更為有意義的是，根據(jù)對(duì)眾多鑄鐵車間的考核統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)有的車間正常度可達(dá)1.2，而另一些車間則低至0.8。換句話說，同一成份的灰鐵，狀態(tài)的車間，其金屬性能較狀態(tài)最差的車間要高出1/2，或者說后者低于前者1/3。
透過這一事實(shí)還表明灰鐵的材質(zhì)性能不僅取決于它的化學(xué)成份和冷卻速率，必然還有其他更深層次原因在發(fā)揮著明顯的作用。它們被統(tǒng)稱為“冶金因素”。研試表明，冶金因素是一系列狀態(tài)內(nèi)涵和工藝技術(shù)的泛稱，它包括原材料、爐料組成、熔化爐、爐襯材料、熔化工藝操作、溫度控制、鐵水中氣體與微量元素的量、爐前處理、澆注溫度等。
現(xiàn)舉兩實(shí)例以證實(shí)冶金因素的影響：一家鑄造工廠為降低成本在中頻爐熔化時(shí)不用生鐵，改用廢鋼增碳（高度石墨化的滲增劑）工藝后，鑄鐵性能提升。采用含少量合金元素的復(fù)合孕育劑，所得鑄鐵的性能優(yōu)于等量合金單獨(dú)加入鐵水的結(jié)果。
再?gòu)牧硪环矫婵矗阼T鐵學(xué)者都不遺余力地進(jìn)行研試寄期改變或控制某些冶金因素以達(dá)到不主要依賴于降低碳飽和度與加入合金求得鑄鐵強(qiáng)度的提高（其回旋空間很大）。這從國(guó)內(nèi)外期刊和各級(jí)學(xué)會(huì)發(fā)表的文章動(dòng)態(tài)可明確地感知。
3．凝固與結(jié)晶和過冷度與過冷組織
，液體金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w金屬時(shí)，只能也必然是以結(jié)晶形式凝固（完成）的，就物理學(xué)的原理而論，凝固和結(jié)晶是兩個(gè)不同范疇的概念。凝固指物質(zhì)從液相變?yōu)楣滔?，而結(jié)晶是說物質(zhì)原子以一定形式排列構(gòu)成晶體，它可以出現(xiàn)在液固相轉(zhuǎn)換之際，但也可在固相時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)變。
任何相圖（例如鐵—碳平衡圖）所表示的給定成份的合金都有一凝固結(jié)晶點(diǎn)，但這是在理論上金屬液在極其緩慢的冷速下構(gòu)建的。而在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中不論冷卻如何緩慢，實(shí)際的凝固結(jié)晶溫度都一定（必然）是低于理論溫度點(diǎn)的（“過冷現(xiàn)象”）。這一相差的溫度度數(shù)，被稱為“過冷度”。
產(chǎn)生過冷現(xiàn)象并出現(xiàn)過冷度的原因是因?yàn)榇嬖诮Y(jié)晶必須先有晶核且在其達(dá)到一定數(shù)量時(shí)才能形成結(jié)晶體這一自然規(guī)律。因此，液態(tài)金屬的實(shí)際凝固結(jié)晶溫度點(diǎn)必然將滯后于它的理論值。因此可以認(rèn)為，“過冷”（過冷度）是金屬由液相至固相轉(zhuǎn)變時(shí)使“凝固”與“結(jié)晶”同時(shí)發(fā)生的“緩沖器”或“調(diào)節(jié)器”。

至于過冷度的大小取決于金屬產(chǎn)生晶核的能力和冷速的快慢。晶核的來源有二，一是金屬冷凝時(shí)自然產(chǎn)核的本質(zhì)，稱為”自發(fā)晶核“，它與金屬成份有關(guān)，對(duì)鑄鐵來說，碳飽和度越高，石墨結(jié)晶的形核能力也越強(qiáng)。二是所謂的“非自發(fā)晶核”，包括鐵水中保有的石墨殘核以及晶體結(jié)構(gòu)十分接近石墨的其他物質(zhì)微觀質(zhì)點(diǎn)以及孕育處理所引入的核心。
金屬液澆入鑄型后隨冷速的不同過冷度為之改變。顯然，澆注溫度增高，過冷度減小。鑄型介質(zhì)導(dǎo)熱性愈佳和（或）比熱愈大，過冷度加大。鑄件壁厚越大，過冷度越小。
過冷度與灰鐵組織間的關(guān)系參見附錄。
4．灰鑄鐵強(qiáng)度的提高
4.1石墨的影響
4.1.1石墨數(shù)量
前已提及，石墨的強(qiáng)度可以作為零對(duì)待，因此灰鐵的總（含）碳量愈高，石墨的量（體積）也愈大（全珠光體的化合碳為0.8%），強(qiáng)度的下降也愈明顯。
4.1.2石墨形態(tài)（見附錄）
4.2基體的影響
4.2.1珠光體數(shù)量與彌散度及珠光體的性質(zhì)
正常的灰鑄鐵金相組織中只有珠光體（或允許有少量鐵素體存在），這是出于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性方面的考慮。因?yàn)橹械染Я６鹊蔫F素體硬度在HB80左右，拉力強(qiáng)度約250Mpa；而中等彌散度的純碳共析體（全珠光體）則分別為HB240和800Mpa左右。
珠光體的彌散度（片間距）對(duì)其硬度和強(qiáng)度的影響不亞于數(shù)量的效應(yīng)（參見下表1），但這一點(diǎn)往往被人們所忽視。