铌对高铬铸铁的影响！

铌与碳亲和力很强，属于碳化物形成元素。铸态高铬铸铁中的铌大部分与碳结合，存在于碳化物中。这种碳化物形成温度远高于高铬铸铁的液相线温度，铁水中的碳优先消耗于与铌结合，形成显微硬度高达HV2400的碳化铌（NbC).NbC以多种形态弥散分布在基体中。随后在共晶反应过程中形成NbC+y-Fe共晶组织。加铌高铬铸铁中M7C3相应减少。当铌含量低于0.5%时，形成的NbC有限，对材料的抗磨能力影响并不十分明显。

高铬铸铁中加入铌后共晶团组织得到细化，使共晶团尺寸减小，共晶团数量相应增加。这些都有助于抵抗磨料的冲击与切削作用，改善高铬铸铁抗磨能力。

加铌对于过共晶高铬铸铁组织的细化效果更显著。例如：铬=17%、碳=3.9%的高铬铸铁中，初生碳化物尺寸50微米，共晶团尺寸100微米；加铌1.4%后，初生碳化物尺寸变为20微米，共晶团尺寸变为70微米。细化程度随加铌量的增加而提高。

铌使共晶点向高碳方向移动。例如铬=16.25%、碳=3.80%过共晶成分高铬铸铁加入0.17%Nb后，显微铸造中充满共晶碳化物，而且碳化物量和硬度都有所提高。从这一点看，加铌优于加硼使共晶点左移，在含碳量相同情况下，加硼使共晶碳化物减少。

采用铌与硼对高铬铸铁进行复合变质处理，可使组织进一步细化。铸态基本金属的硬化性能得到改善。例如铸件经过脱稳处理后在空气中冷却，基本硬度由不加铌时的HV700提高到复合变质后的HV900左右。

亚共晶高铬铸铁件凝固时，大约只有百分之几的铌溶入初生奥氏体，其余进入碳化物。但是考虑到固溶于奥氏体中的少量铌对基体的转变行为有较明显的影响，阻止奥氏体晶粒长大，也推迟奥氏体向珠光体转变的孕育期，和钼有相似的作用，因此希望铌尽可能多地进入基体。为使铌进入基体，需要在1150~1200摄氏度温度下进行高温固溶处理。在固溶温度下进行较长时间保温，大部分NbC分解而溶入奥氏体。然后快速冷却（根据铸件模数进行空冷或强制风冷），铌将固定在固溶体中。最后在450~480摄氏度回火。中等厚度（50~100mm)的含铌高铬铸铁件，硬度可达到HRC52，基体也具有强韧性良好的组织。

铌是贵重稀缺元素，只当它能充分发挥效能的情况下，才能获得较好的经济效益。高铬铸铁的加铌量一般无需超过1%。如果热处理得当，加铌量在0.5%以内已能显示铌的效能。

在高铬铸铁中加入铌，或铌与相同时加入，确能改善材料的抗磨性能。其主要原因在于组织内增加了高硬度、弥散分布、与基体嵌合牢固的NbC；另外，碳化物硬度也因含有铌而提高；铌对提高高铬铸铁抗磨性能是十分有效的。曾有国外资料宣布以下两项铌在高铬铸铁中的应用实例：

（1）在碳=3%、铬=18%高铬铸铁中加铌、加钼或同时加入铌、钼‘用以制造抛丸机叶片。抛丸机每分钟抛射60千克直径1.2mm钢丝切段。图4-42显示含铌、钼（0.2%Nb+0.5%Mo)以及不含铌、钼的叶片磨损率。此图表明，单独加入约2%以下钼或铌时，铌比钼能更有效的提高零件抗磨能力。单独加铌时，含铌约为0.8%~1.0%时磨损速率低，铌超过1%后磨损反而加快，在电子显微镜下检查了磨损面，发现在亚表层中存在大量裂纹，因而判断磨损率上升的原因可能是：铌过多地固定了奥氏体中的碳，使热处理后的基体硬度降低；同时，碳化物过多，材料产生脆性断裂的几率增加。0.2%Nb+0.5%Mo复合加入，叶片的抗磨性能最佳。

（2）高铬铸铁泥浆壳体及叶轮加铌改善耐磨性能是成功使用铌的另一实例。泥浆pH=7,其中含25%~30%固体物料，固体颗粒尺寸0.074~12mm，呈多角形。原用碳=3.9%、铬=17%、钼=3.1%高铬铸铁（卒火态）制造壳体，工作寿命194h。后在合金中加入1.4%Nb，工作条件不变，使用寿命延长到283h，提高47%。叶轮也用同一材料制造，未加铌工作寿命212h，加铌1.75%后工作寿命延长到355h，提高67%。