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本文选取了低碳中硼和中碳中硼两种成分系列的合金,在此基础上添加单一合金元素,主要考察了不同Cr、Si和Mn含量对Fe-C-B合金组织、性能与耐磨性的影响。研究结果表明,加入Cr、Si和Mn不改变Fe-C-B合金砂型铸造条件下的亚共晶白口铸铁凝固组织类型,但能不同程度促进初晶奥氏体析出、抑制共晶碳硼化物析出与长大,改善硬质相的形态分布,并提高合金的淬透性。其中以Si效果最显著,Cr次之,Mn最差。研究还表明,合金中加入的Cr、Si、Mn都能溶于基体而产生固溶强化作用,并使组织中硬质相的数量减少,从而导致铸态下合金的硬度提高。另一方面,Cr的加入能提高合金的冲击韧性,最高可达5J/cm2。韧性提高是因为Cr能降低硬质相的本质脆性、改善硬质相的形态分布和抑制硬质相析出与长大。而Si和Mn对合金铸态下冲击韧性的改善效果不理想。合金在经过1000℃奥氏体化后水淬+200℃低温回火热处理后,性能得到了不同程度地提高。研究表明,三种元素对热处理后合金性能的改善作用的大小顺序依次为：Si>Cr>Mn。两种成分系列的合金中加入Si均能显著地提高其综合力学性能,使其具有良好的强韧性搭配。中碳合金系列中当Si含量达1.98%时,可在保持材料硬度为59.9HRC的同时,将冲击韧性提高到8.6J/cmm2。低碳合金系列中Si含量不高于1.65%时,其韧性可高达10.8～11.6J/cm2,但Si含量继续增多时,其韧性反而下降。Cr在低、中碳两种成分下的作用效果不同,中碳合金中,Cr含量越高,其综合力学性能越好。低碳合金中,Cr=1.08%时的综合性能最好,随Cr增多,其韧性不变,硬度下降,这是合金中硬质相数量减少导致的。Cr含量过高时组织中出现明显方向性硼化物也是对材料性能不利的一个因素。中碳成分系列的合金中,Mn含量变化几乎不影响合金的力学性能；而低碳成分下,当合金中的Mn含量低于1.06%时,其性能不随Mn的增多而改变,当Mn继续提高到1.26%时,硬度下降2HRC,韧性由6.9J/cm2提高到9.5J/cm2。冲击磨料磨损试验结果表明,中碳成分的母合金试样M0的耐磨性与高铬铸铁相当,而低碳成分的母合金由于碳含量过低,导致硬度太低,严重影响了材料的耐磨性。两种成分系列下,Si、Cr和Mn元素的加入均能进一步提高材料的耐磨性,可达到高铬铸铁Cr20耐磨性的1.07～1.31倍。其中Cr的增强效果要略高于Si,Mn的效果最小。合金化后,低碳成分合金的耐磨性要高于中碳成分的合金。在冲击磨料磨损中,其磨损机理包括切削犁沟、显微切削、疲劳剥落和脆性剥落等磨损机制。