高铬铸铁因其具有高硬度、高耐磨性以及好的抗酸碱腐蚀性能等,在矿山、冶金、水泥、煤炭等行业得到了广泛的应用。高铬铸铁的这些优良性能是由于铸铁中含有较多的铬元素(质量分数一般为12%-30%),因此在铸铁的凝固过程中形成了大量M7C3型碳化物。这类碳化物硬度较高,可达HV1200-1800,并且在基体中独立分布,因此对基体的割裂作用较小,相比于其他铸铁材料中连接为网状的碳化物而言,这类碳化物在提高铸铁硬度的同时对基体韧性的削弱作用要小得多,从而保证了高铬铸铁优良的综合机械性能。虽然M7C3碳化物在铸铁凝固过程中长成为独立的板条状,但是在普通的砂型铸造条件下,最终得到的铸铁中的碳化物尺寸较为粗大,对基体的割裂作用也较明显。在较大的冲击条件下,这种粗大的板条状碳化物容易发生破碎、断裂等失效,从而减短铸件的使用寿命。所以,实际生产过程中一般要对高铬铸铁进行变质处理,改善高铬铸铁中碳化物的尺寸、形貌及分布等。通过对碳化物进行变质处理从而提高高铬铸铁的韧性、耐磨性是目前高铬铸铁的一个研究热点。本课题在实验室条件下,利用K/Na变质剂,Sr,B等对高铬铸铁中的碳化物进行了变质处理,研究了不同变质工艺对高铬铸铁中碳化物的影响。利用光学显微镜、场发射显微镜等观察高铬铸铁的显微组织。另外,对高铬铸铁进行深腐蚀处理,将其中的碳化物萃取出来后利用场发射显微镜对其进行三维形貌观察,分析变质处理对高铬铸铁中碳化物形貌等的影响。利用X射线衍射仪对高铬铸铁中的相组成进行分析测定。试验结果表明,K/Na和Sr可以显著改善高铬铸铁中初生碳化物和共晶碳化物的形貌,使初生碳化物由粗大的板条状转变为细小的杆状或块状,并且在基体中的分布更加均匀；而共晶碳化物大多由空心的碳化物管变为实心的碳化物杆。而B不仅可以细化高铬铸铁中的碳化物,并且随着B加入量的增加,共晶高铬铸铁中开始出现细小弥散的初生M7C3型碳化物,而且共晶组织同时得到细化。利用B和Zr对高铬铸铁进行复合变质后,高铬铸铁中碳化物的形貌进一步得到改善。对于K/Na变质剂和Sr对于高铬铸铁中的碳化物的变质机理进行了分析讨论,认为,是由于K/Na和Sr作为活性元素在碳化物表面的吸附作用阻碍了碳化物快速生长面的生长,从而改善了碳化物的形貌。而B4C和Zr的复合变质对高铬铸铁中碳化物的变质机理,既有Zr在碳化物表面的吸附,也有B和Zr在铸铁中形成的化合物的异质形核作用。对高铬铸铁进行硬度、冲击韧性等力学性能进行测试,结果表明,对高铬铸铁进行变质处理后,随着高铬铸铁中碳化物形貌的改善及尺寸的减小,其硬度、冲击韧性都得到了显著的提高。