高铬合金铸铁，因其耐热耐磨性能好，广泛用于各大钢铁公司的高炉设备。但由于其脆性大，无论在铸造还是在热处理过程中、极易断裂。据我们过去统计，在热处理时，尺寸约在1000毫米×500毫米×25毫米以下的中小型衬板废品率一般在10～15%，尺寸在此以上的大衬板最高时甚至达到50%左右。由于规格繁多，几何形状多样，生产难度较大，每年的平均废品率一般都在16%左右。走访过一些单位，大家都认为衬板开裂的原因很多，与其铸造内在质量、外观质量、尺寸大小、几何形状、化学成分等多种因素有关。但我们认为主要是热处理加热和冷却条件。这种衬板在加热和冷却过程中体积变化特别突出。加热时其体积增大，而冷却时体积缩小。对同一块衬板来说，加热速度过快，体积增大速度上下不一，造成较大应力，导致开裂。衬板在砂箱中摆放过挤，受热后体积增大受到限制，也会迫使它以开裂方式释放体积变化受阻产生的应力。开裂最多是在出炉后，衬板在砂箱中以空气风冷时，边缘冷却快，体积大幅度收缩，而中部不易冷却，其红热部分收缩量滞后，中部阻止外部收缩，这时中部承受边缘施加的压应力，而边缘收缩受阻承受很大的拉应力，而衬板的韧性又较低，当拉应力达到一定极限后，外部边缘以开裂形式来释放应力。这时如注意观察会发现，裂纹通常起源于衬板冷得最快的长边中段某处,因为这里的应力聚集最大，开口裂得较宽，裂口端部可达3～4毫米，当中部随时间延长逐渐降温收缩后，边缘与中部的收缩量接近一致，裂口便闭合在一起，然而，很长的裂纹已经产生，甚至断开。
所以我们认为冷却和加热过程中，在同一块衬板上的温度一致性，是保证衬板不裂的决定性因素。裂因明确后，在加热过程中，我们采取逐步升温、均温的方法，这与老方法基本相同，目的使同一块衬板均匀受热，各部分膨胀系数基本一样，但必须注意要将大衬板摆放在宽松的工装或砂箱内，让其可以有足够的空间膨胀。这样通常可以保证衬板在炉中不裂。衬板出炉时是最关键的步骤。冷却速度的快慢决定着硬度的高低，而同一块衬板上如何均温冷却，决定着裂与不裂。为此，我们做了大量的工作，用风吹、向中部喷水雾，但都不具备良好的可操作性，尤其是喷水雾，尽管可以使硬度提高、开裂率下降，但对操作者的要求太严，不能有任何粗心大意，在生产实际中很难实施，只能停留在实验中。最后，我们采取分批单件散开，即在台车炉加热衬板出炉时，迅速将其中的一砂箱吊离炉底板，并立刻一块一块散开空冷。为防止台车上的衬板出炉后，边缘与其中部随时间延长造成较大温差，一定要及时将台车开进炉内均温，均温时不送电、炉门可以不全关。目的是防止衬板边沿变暗或使已稍变暗的边沿回温，以保证其均温效果。第一批散开后，再出第二批砂箱，如此直到全炉衬板出完。最后一批出炉的衬板，温度一般控制在仪表显示760℃以上，其硬度值不受影响。这样便解决了衬板均温快速冷却的问题。这一方法效果非常明显，不仅不易出现开裂，而且衬板中部与边缘基本同时冷却，冷却过程中各处的体积收缩速度趋于一致，产生的热应力也很小。更大的优点是衬板硬度各处一致，避免了在砂箱中冷却时，衬板的硬度边缘只能勉强合格、中部则往往严重偏低的问题。由于散开后冷却速度加快，其硬度值也得以显著提高，2号衬板一般达到58～64HRC, 6号衬板达到54～60HRC，均达到技术要求。特别要提的是我们通过科学分析、实验验证后认为：均温冷却过程中残留应力很小，传统的低温回火又对这种高铬铸铁的机械性能几乎不产生作用，所以在新工艺方法中，将通常认为“必不可少的回火工艺”省去。这样在衬板热处理质量不受影响的同时，还使工艺周期大大缩短，生产效率得到提高。
附1：高铬铸铁衬板热处理新工艺
采用(2×5m2)650kw台车式电阻炉加热衬板：200℃以下装炉，阶梯升温，200℃保温1小时；350℃保温1.5小时；500℃保温1小时；650℃保温1.5小时；960℃保温2～2.5小时；停炉；分批出炉空冷，迅速全部散开。
注释：
1、硬度值与960℃保温时间有关，不宜过短。
2、季节对本工艺有一定的影响。出炉时，气温越低，散开衬板的速度应当越快。冬季出炉前，可先停电降温至900～920℃左右，然后出炉，这样可以让衬板在炉内有个缓慢适应降温的过程，并减轻炉内温度与环境温度差别过大的影响，减少因散开不够及时造成的开裂。
3、以上工艺的改进，关键在出炉方式，尤其对较宽大的衬板，单件散开速度必须快，否则中部冷却滞后于边沿，极易开裂。
附2：新、老工艺生产的废品率统计分析对比
表1 2003年 耐磨高铬铸铁衬板废品率统计分析
Table 1 Statistics & analysis on the rate of waste product for wear-resistance & High-chromium Iron Cast Liner Plate in 2003
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月份
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热处理工艺
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产量（吨）
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废品量（吨）
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废品率（%）
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废品主要原因分析
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备注
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1
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老工艺： 将衬板阶梯升温至 960℃х2h出炉，在砂箱或工装架上空冷或风冷约1小时后，280~300℃回火5小时。
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57.540
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8.200
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14.25
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空冷过程中，同一块衬板上冷热不均。中部冷却慢，导致硬度偏低，边沿冷却相对快，导致开裂。低温回火对防裂和硬度无明显影响。
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对老工艺进行观察分析阶段，找出了开裂产生的原因。
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2
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91.700
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9.260
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10.10
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3
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76.380
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13.480
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17.65
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4
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老工艺：960℃出炉后，空冷的同时对砂箱中部红热部分采取喷水雾促使均匀降温。
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97.910
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8.690
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8.88
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喷水雾可以提高硬度，控制得好、开裂率能够下降，但操作要求严、不宜掌握，难以实施。
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试验喷水雾阶段。
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5
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114.534
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5.466
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4.77
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较好地控制喷雾，能够达到废品率≤5%的目标。
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6
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本月中旬试行散开空冷新工艺。
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82.433
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3.829
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4.64
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仍以喷水雾措施为主。
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7
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7月起正式执行新工艺，与老工艺相比，新工艺适当缩短了升温加热总时间，960℃ 出炉后，衬板全部散开空冷，使同一块衬板能够快速均匀降温，保证了硬度值稳定提高，由于大大减轻了冷热不均产生的热应力，故而省去了回火工艺，且产品质量和生产效率同时大幅度提高。
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82.660
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0.406
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0.49
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严格按新工艺执行后，废品率明显降低，可以非常有把握地控制在公司要求的5%以下。但10月内，由于天气变冷、重视不够，加之大衬板（每块300kg以上）较多、工装吊具不配套、散开不够及时等原因，曾出现一炉开裂6块大衬板的现象。重视后，11月内，改变大衬板工装吊具，并适当降温后出炉，废品率得以控制。
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新工艺带来的效果，令人十分满意。
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8
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82.433
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0.807
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0.98
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9
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55.203
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0.451
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0.82
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10
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69.332
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3.364
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4.85
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工装吊具不配套、散开不够及时。
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11
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59.612
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0.847
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1.42
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恢复到满意状态。
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12
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68.167
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0.358
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0.53
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7~12月执行新工艺的产量、质量统计结果。
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417.407
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6.233
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1.49
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结论：执行新工艺半年，总废品率为1.49% 。远低于公司要求的5％指标。
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通过近几年的生产实践，截止目前，尚未发现省去回火工艺对质量有任何影响，广大用户对我公司的产品使用寿命非常满意。实践证明：使用本工艺进行衬板热处理，硬度质量可达100%合格、开裂废品率可以非常有把握地控制在1. 5%以下，从而解决了衬板热处理开裂量大的难题。
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