硬度为HV1100～1200；硬度提高的非常明显。镍硬铸铁的耐磨性比普通白口铸铁更优越，广泛应用采矿、电力、水泥、陶瓷及铸造行业，在国外，镍硬铸铁铸造工艺更为先进，在轧辊、磨球、衬板、辊套、磨环、渣浆泵过流件、弯管等部件的铸造中被广泛的应用[6]。
比如镍硬铸铁铸件在不同的工作条件下，所需的镍硬铸铁性能也不相同，就会导致镍硬铸铁含碳量的选取不同，如果铸件主要作用是抗磨，工作中承受的冲击载荷较小时，例如采矿业用的湿式球墨扣衬板和磨球，杂质泵系列的排渣管，叶轮泵壳护板等过流部件，则含碳量可取最高值，通常可达3.3%~3.6%，假如铸件一直在比较大的冲击应力作用下工作，如小型粉磨机中装有的衬板以及凹面板机辊等设备部件，需要选择碳含量较低的镍硬铸铁，在2.7%~3.0%之间内，这个时候，碳化物体积百分数以较低的含量存在于铸铁组织中，所以会有较高的强度及韧性，但会降低一些硬度。镍硬铸铁铸造的产品如图2-3所示。
破碎机镍硬铸铁锤头、衬板 镍硬铸铁件
图2-3 镍硬铸铁产品图
(3)铬系白口铸铁
铬在白口铸铁中的具体作用：一是促进形成碳化物，使碳化物结构、性能和形态改善；二是与奥氏体固溶，使奥氏体相变性质改变。根据铬含有量不一样可分为三类铸铁，即低铬白口铸铁、中铬白口铸铁、高铬白口铸铁。 ①低铬白口铸铁
所谓的低铬白口铸铁，一般来说是指在铬系白口铸铁中含有渗碳体型碳化物的铸铁。铬元素的含有量不足5％，和普通白口铸铁比较，碳、硅元素的含有量稍低。钼、铜等合金元素的增添能够有效的升高低铬白口铸铁的性能。低铬白口铸铁本身拥有不低的硬度及抗磨性，只不过材料韧性储备非常小、容易发生脆断现象，这些弊端是因为连续网状碳化物对基体一定的割裂作用而形成的；此外，低铬白口铸铁在显微组织下表现出各向异性，波动较大对于其性能(韧性性能)来说，这就造成了其不能保证产品质量的优越性，这些因素都是造成低铬白口铸铁不能被广泛应用的主要原因。但是因为低铬白口铸铁的使用成本较低、铸造工艺简单、可以使用冲天炉熔炼等优势，在低应力、中低硬度磨料磨损工作条件下
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的应用还是比较广泛的，例如在水泥行业中低铬白口铸铁就得到了很广泛的应用
[7]
。表2-4列出了低铬白口铸铁的主要力学性能指标。
表2-4 低铬白口铸铁的性能
[8]
例如在水泥行业的磨球磨机中，以往使用的磨球主要都是普通锻钢球，其硬度低， 磨耗高(约500～6000克／吨水 )。低铬白口铸铁具有较高的硬度，在制造水泥生产中磨球显示出良好的耐磨性能， 磨制一吨水泥仅仅消耗磨球20～60克。其寿命是普避锻钢球的八倍以上。但是由于合金含量较高，需要采用电炉熔炼，或者在冲天炉熔炼，低铬白口铸铁经合适的热处理后既有较高硬度，又具有一定的韧性，适合用来制造水泥磨机磨球。利用低铬白口铸铁铸造的磨球不仅能够提高了水泥的年总产量，还能降低磨球损耗率和用电损耗，节约了成本，使用电损耗下降2.9度／吨水泥，磨球损耗降低了430.56克／吨水泥，还减少倒球清仓次数，提高了设备运转率，由原来的百分之七十六提高到了百分之八十三，大大提高了水泥行业的经济效益。低铬白口铸铁产品如图2-4所示。
低铬白口铸铁磨球 低铬白口铸铁衬板
图2-4 低铬白口铸铁产品
②中铬白口铸铁
所谓的中铬白口铸铁，是指铬含量在高、低铬白口铸铁之间的铬系白口铸铁。其含铬量在6%～11% ，中铬白口铸铁可以用来替代高铬白口铸铁价格昂贵、低铬白口铸铁脆性比较大的弱点，具备良好的韧性、硬度及抗磨性，广泛应用于冶金、
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采矿、火电、水泥等行业，表现出良好的经济效益和社会效益。目前，现有中铬白口铸铁的存在，也具有许多未解决的问题，例如其热处理工艺较为复杂、较差的基体淬透性等弱点、其机械性能和耐磨性能也同样存在着不足，依旧需要继续改善，降低其使用成本低、使中铬白口铸铁成为性能优越的理想型耐磨材料[9.10]。 ③高铬白口铸铁
所谓的高铬白口铸铁，一般是指其铬含量大于12%的铬系白口铸铁。高铬白口铸铁具有优秀的耐磨性能, 而且还具有较强的韧性及抗腐蚀性，受到越来越多的人的关注。国外已成功地将高铬白口铸铁应用于矿山大直径(3.7m)球磨机衬板、大型粉磨机锤头(10.7m)、大型泥浆泵内衬、高压(3.5MPa)输煤泵内衬及水泥工业大型粉碎机组合板等重要的工作件。其他白口铸铁的韧性都弱于高铬白口铸铁的韧性, 但高铬白口铸铁在实际工作应用中容易破碎, 材料的使用成本昂贵, 这种种原因制约了高铬白口铸铁的广泛应用。现今, 高铬白口铸铁的研究还是以改善其韧性为主要方向，但是需在其硬度和耐磨性不会降低的前提下。 例如BTMCr--GT高铬白口铸铁衬板在φ2.4×13m水泥磨机中的应用实例[11]。 在上海水泥厂φ2.4×13m水泥磨机第一仓进行BTMCr12--GT高铬白口铸铁衬板装机，同时也将高锰钢衬板进行装机，耗时两年零七个月，对比两者的性能，，在耗时九个半个月运行6900多个小时，生产水泥约13.5万吨，高锰钢因磨损损毁已不能再被应用，高铬白口铸铁衬板只是磨损了1.5mm依旧能够继续应用，高铬白口铸铁衬板以其相当的韧性和耐蚀性，充分的完成了水泥生产中的重要要应用，提高了水泥生产中更换衬板的年限及水泥的年生产量。通过实际的生产对比，可以获得高铬衬板磨损损耗率非常小，仅仅是1.62克/吨水泥，而高锰钢衬板的磨损损耗率却非常大，是17.75克/吨水泥，由此可以得出高铬白口铸铁的抗磨性能大大强于高锰钢，是高锰钢抗磨性的十一倍，图2-5为高铬衬板装机试验图及高铬铸铁磨球，表2-5列出了BTMCr12--GT高铬衬板的化学成分及其力学性能。
表2-5 BTMCr12—GT高铬衬板的化学成分，力学性能
注：ank(J/cm)值为10×10×55mm夏式无缺口冲击试样
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高铬衬板装机图示 高铬白口铸铁磨球
图2-5 高铬白口铸铁
2.2.3非金属耐磨材料系列
非金属耐磨材料种类很多，陶瓷复合材料、氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）、增韧氧化锆（Y2O3+ZrO2）、增韧三氧化二铝（Al2O3/ZrO2）等均为其主要的代表材料。
（1）陶瓷复合材料：金属元素和非金属元素组成的晶体或非晶体化合物被称为陶瓷，耐磨陶瓷涂料是一种非金属胶凝材料，它是采用耐酸和耐碱的人工制成的粉状陶瓷材料。高熔点、大密度，高强度等一系列的优点，在抵御物料的大冲击载荷和剪切应力时具有优越的性能。通过无定向刚纤维以及定向网状增强方式、进一步耦合促使陶瓷耐磨材料的断裂韧性提高，有效防止破损和剥落在较大的冲击载荷作用下。
（2）工程陶瓷材料：也被称为“高温结构陶瓷”，是陶瓷新型材料的一个重要领域。它包括: 氮化硅基材料、碳化硅基材料及氧化错基材料。在高温条件下也同样具有高的硬度与强度、耐磨损、抗氧化、耐腐蚀且具备良好的尺寸稳定性。此外, 由于氮和硅等原材料来自于大气和地壳中取之不尽而不需镍、铬、钴等战略金属。所以， 这些年来发展得极为迅速，在耐磨、耐蚀和航天的各个领域早已广泛应用。
例如陶瓷基复合材料因为高硬度、耐腐蚀性和耐磨性，被广泛应用于制造数控机床中高速加工高硬度材料的切削刀具，图示2-6是为SiCw/Al2O3制成的钻头和颗粒增强碳化硅制成的复合材料刀具，可以切削高硬度（HRC60以上）的高铬铸铁。
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图2-6 复合材料刀具
另外陶瓷基复合材料还可以被用来制作人工关节、牙齿（如图2-7）等，陶瓷牙是一种理想的修复体。将和天生牙齿类似的低熔瓷粉附着在陶瓷基底整个表面，通过真空的高温烤瓷炉烧结熔附而成型，从而拥有强度高及与天生牙齿无差别的美观效果。其主要特点是使牙体形态功能得以恢复，不容易损坏、颜色美观、外型类似真牙，基本上不会变形，经久耐用等一系列的优点。现如今，陶瓷基复合材料已经被广泛的应用在生物医学各个方面，而且还取得了不菲的成功。
图2-7 陶瓷复合材料产品
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