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高熵合金是一种新型合金,以多种元素为主要合金元素,提高了材料的熵值,使材料系统更稳定。其组织结构简单,性能优异,应用前景广阔。高铬耐磨铸铁是传统的耐磨材料,其具有良好的强硬度、耐磨性以及耐腐蚀性,但其冲击韧性一直表现不佳。随着现代工业的发展,高铬铸铁已不能满足实际生产对其力学性能所提出的要求。本课题的研究内容是将新型的高熵合金的概念应用到传统的高铬耐磨铸铁中。以高熵理论为基础设计出本试验所需的化学成分,其中Cr、B、Mn三种元素的最高质量分数分别为45%、2%、4%,远远高于传统高铬铸铁中这三种元素的含量,因此本试验所研究材料的熵值很高。本课题具体研究了B、Mn元素对高铬铸铁的组织和性能的影响,并探究其最佳热处理工艺参数。通过对试验结果的观察分析,研究结果如下:(1)随着B元素含量增加,高铬铸铁的硬度相应提高。B含量由0%增加到2%,Cr27C2.5的硬度由530HL增加到665HL,Cr45C4的硬度由560HL增加到675HL。(2)B元素不利于高铬铸铁抗冲击韧性的提高。B含量由0%增加到2%,Cr27C2.5的抗冲击韧性由1.8J/cm2降低到1.5J/cm2,Cr45C4的抗冲击韧性由1.9J/cm2降低到1.4J/cm2。(3)Mn元素有提高材料抗冲击韧性的作用。Mn含量由1%增加到4%,Cr27C2.5的抗冲击韧性由1.9J/cm2增加到2.1J/cm2,Cr45C4的抗冲击韧性由1.5J/cm2增加到1.7J/cm2。(4)过高B含量不利于材料的耐磨损性。B含量由0%增加到2%,Cr27C2.5的磨损失重量由0.4g增加到0.5g,Cr45C4的磨损失重量由0.3g增加到0.4g。(5)Mn元素对材料的硬度、耐磨性影响很小,规律不明显。(6)通过热处理,确定了Cr27C2.5和Cr45C4的最优热处理工艺方案,并确定了各个热处理参数对其力学性能的影响程度。试验结果表明,基于高熵合金理论设计的高铬耐磨铸铁不仅具有优异的强硬度、耐磨性,同时抗冲击韧性也得到提高,综合力学性能优异。加入适量的B、Mn元素能有效地提高材料的力学性能,优化材料的组织结构;合理的热处理工艺能够进一步提高高熵高铬铸铁的综合力学性能,改善其组织结构。