在电解二氧化锰和电解锰行业，二氧化锰中铁及其它金属元素的含量直接影响产品质量，而这些元素一方面来自矿石本身，另一方面来自粉磨设备。目前，在电解锰和二氧化锰行业最常用的粉磨设备是雷蒙磨粉机，雷蒙磨粉机上的磨辊、磨环、铲刀是易损件，工作中要承受冲击和磨料磨损，所以要求它们的材质具有良好的抗磨能力，足够的强度和一定的冲击韧性，目前应用较多的是高锰钢，经水韧处理后为奥氏体组织，有很高的韧性，加工硬化后的硬度可提高至HB450—550，冲击越强烈，抗磨能力发挥得越好。但是它们仅在强烈冲击、挤压造成奥氏体向马氏体的相变的条件下，才有较高的耐磨性，所以高锰钢用于雷蒙磨粉机上则表现出抗磨能力欠佳，二氧化锰产品中铁含量过高，寿命短的弊端。
为了寻求在雷蒙磨粉机粉碎中具有高耐磨性的易损件，我们进行了多次研制试验。最后发现多元合金化高铬铸铁具有良好的抗磨能力，足够的强度和一定的冲击韧性。
1、试验方法
1.1成分的确定
碳和铬是碳化物形成元素，碳含量多少决定碳化物的数量，而铬含量决定碳化物的类型。两者均对抗磨性起着重要的作用。含碳量越高，则组织中脆性相碳化物就越多，它虽然对提高材料抗磨性有益处．但将大幅度降低材料的机械性能，尤其是冲击韧性，反之则相反。一般说来，含碳量超过共晶碳含量时，在铸铁组织中将会产生粗大初生碳化物，不仅急剧降低机械性能，而且由于粗大初生碳化物在磨损中易碎裂剥落，导致磨损表面早期形成凹凸磨损面，降低抗磨性能，因此，含碳量选择小于共晶碳含量。
同时，为了防止粗大初生碳化物的产生，保证碳化物全部呈现高硬度的、孤立状( Cr - Fe)7C3型碳化物抗磨相，选好适宜的铬碳比即Cr/C是十分重要的。在铬含量不小于10%的条件下，Cr/C -般控制在5.0—6.5为宜。铬虽然大多数与碳结合形成碳化物，但尚有部分溶解在奥氏体中强化基体，增加铸铁淬硬性，在含碳量一定的条件下，随着铬含量的提高而提高淬硬性。也就是说随着Cr/C的增加，铸铁淬硬性而提高。
铝能显著提高高铬铸铁淬透性，而Cr/C比愈高，钼提高淬透性的效果就愈大。同时钼还与碳形成Mo2C型碳化物，并且显著细化组织。
镍不溶于碳化物，全部进入奥氏体，充分发挥提高淬透性的作用。
锰稳定奥氏体，但带来大量残余奥氏体。
少量的钒可使碳化物球状化，同时减少粗大的柱状晶组织。
钛也是碳化物形成元素，其碳化物TiC显微硬度可达HV3200，对抗磨性极其有利。
铜能够改变铬、钼等元素在碳化物和基体组织中的分配，提高基体组织电极电位，从而减少基体与碳化物之间的电极电位差，提高铸铁的抗腐蚀磨损性能。
为了脱硫去气，净化铁水，细化晶粒并改善组织，加入微量稀土元素是十分必要的，一般稀土元素的加入量为0.04%～0.05%。
多元合金化高铬铸铁磨辊等的设计成分和熔炼成分如表1。
1.2熔炼和铸造
采用中频感应电炉熔炼，按设计成分配料，依次加入铬铁、钼铁、镍板、电解铜、钛铁、钒铁控制合金含量，熔炼温度1 550℃，浇注温度控制在1400℃，将熔炼好的铁水注入预先放有少量稀土和复合变质剂的浇包中，然后进行浇注。
1.3热处理
采用井式电阻炉热处理，热处理工艺如图1。
2、试验结果及分析
分别在HR1500 -T型洛氏硬度计和JB- 30A型冲击试验机上测定多元合金化高铬铸铁磨辊，磨环的硬度和冲击韧性，测试结果见表2，耐磨性试验在ML - 10磨料磨损试验机上进行，采用180号标准刚玉砂布为磨料，载荷为2 kg，以高锰钢作为基准试样，并与其它几种材料的试样相比较，结果见表3。
为了考核多元合金化高铬铸铁的使用性能，验证工艺的稳定性和生产技术水平，在某电化厂的雷蒙磨粉机上进行装机试验，其结果见表4。
通过金相显微组织分析发现，该多元合金化高铬铸铁的金相组织为马氏体、碳化物和少量的残余奥氏体。这种铸铁之所以具有优良的耐磨性能，是由于主要元素铬和其它多元元金钼、铜、钒、钛、镍等的综合作用，其中碳化物以(Cr-Fe)7C3型复合碳化物呈孤立状均匀分布于基体中，这种碳化物显微硬度高达HV1 500～HV1 800，足以成为抵抗磨料的摩擦和冲击磨损的理想抗磨相，而镶包这种碳化物的马氏体组织的显微硬度也高达HV820～HV960，并具有足够的坚韧性，在磨料磨损中，既能抵抗磨料的磨损，也能牢固地镶包抗磨相碳化物，从而大大减小碳化物剥落或碎裂倾向，有效地发挥碳化物的抗磨作用，二者相辅相从，共同作用。因此，其耐磨性普遍高于高锰钢12倍以上。
3、结 论
(1)多元合金化高铬铸铁，硬度达到HRC61～HRC65，冲击韧性达8N12 Jl/cm2，其耐磨性是普通高铬铸铁的3倍，是高锰钢的l2倍多。
(2)多元合金化高铬铸铁，其复合组织为马氏体、碳化物和残余奥化体，这种复合组织具有良好的耐磨性，一定的强度和足够的冲击韧性。
(3)该多元合金化高铬铸铁在雷蒙磨粉机上的应用，一方面提高了二氧化锰产品的竞争力，另一方面大大减小了维修费用。
