高铬铸铁是特别受到重视的一种抗磨材料，早在1917年就出现了高铬铸铁的专利，它一般指含量在12%-28%范围的合金白口铸铁，含碳量在2.4%-3.6%之间[10]，它是目前国内外使用最广泛的耐磨材料之一。高铬铸铁的特点是共晶碳化物为六角形杆状及曲面板条状的（Cr，Fe）7C3型碳化物，呈网状分布，显微硬度高达HV1300-1800,而且韧性和耐磨性也较高，组织形态如图3.1.4a所示[11][12]。其碳化物完全以（Fe,Cr）7C3型出现，这种碳化物含碳量高达10%，而溶铬量也可达50%左右。因此，显微硬度提高到HV1500～1800，。在电子显微镜下，可以看到这种碳化物的主体形貌呈棒条形，若作横向切断则可发现这种碳化物以六方晶体生长。这种以六方晶型弥散析出的生长形式优先地表现出糊状凝固的特性。当高铬铸铁中的铬含量大于20%时，在形成（Fe,Cr）7C3碳化物的同时，还形成了一定量的（Fe,Cr）23C6型碳化物。这种碳化物主要是从奥氏体温度降到Ar1点冷却时析出的，它的硬度并不比M7C3型高，而且在磨损过程中较容易出现裂纹[13]，碳与铬配合适当能够最大限度的生成（Fe,Cr）7C3碳化物，避免出现（Fe,Cr）23C6型碳化物。不同类型的碳化物结构及性能见表3.1.4-1。高铬铸铁的铸态组织通常由于铸件的壁厚/冷却速度的不同而不同，可能是珠光体、马氏体、奥氏体等。
高铬合金铸铁的化学成份中，铬和碳是高铬铸铁中两个最重要的元素，表3.1.4-2列举了高铬合金铸铁的化学成份、热处理方式、组织形态及性能，从中可以看出碳量和铬量的波动较大。一般来说，碳量决定碳化物的数量，而铬量则决定碳化物的类型，碳化物的类型与碳、铬量的关系见图3.1.4b。碳化物的数量和碳化物的类型两者对基体和碳化物的溶铬量都起着直接的影响，碳一定时，随着铬增加，共晶碳化物和基体的溶铬量都增加。但在铬一定时，含碳量增加，共晶碳化物增加而基体的溶铬量降低。高铬合金铸铁的共晶碳化物量K与碳、铬量存在的函数关系式为：
K＝（11.3C＋0.5 Cr－13.4）%
高铬合金铸铁通常选择亚共晶成份，一般碳化物量占20～30%。铬含量直接影响共晶碳量α[15],即：
α＝（4.4－0.054 Cr）%
高铬合金铸铁考虑到了铬的影响，显然是要压低碳含量，但上式表明，随含铬量的增加共晶含碳量明显降低。从实际出发，含碳量可选择三个范围：2.0～2.5%、2.5～2.5%、2.8～3.4%。
高铬铸铁中常常还添加一定数量的其他合金元素，钼、锰和铜的加入，以提高高铬铸铁的淬透性，在高铬铸铁的组织中钼大约50%进入Mo2C，25%进入M7C3型碳化物中，虽然有公式可以估算溶入基体的钼含量，但一般情况下，基体中的钼量大约占高铬铸铁中含钼量的23%左右[16]，这部分钼能直接起到淬透性的作用，其作用相当显著，特别与铜、锰联合应用时，其淬透性的效果更好；镍不溶于碳化物而完全溶于基体中，因此可充分发挥它提高淬透性的作用。但镍降低Ms点的作用大于钼，会造成淬火后残留较多的奥氏体；铜的作用于镍相同，但没有镍大，亦不溶于碳化物，完全溶于金属基体中，因此可以发挥它提高淬透性的作用。同样同也会降低Ms温度，会造成较多的残留奥氏体，且铜在奥氏体中的溶解度也不高（大约2%左右），一般添加量在1.5%（质量分数）以下。锰能进入碳化物有溶于基体，且扩大γ相区，对稳定奥氏体十分有效。锰和钼联合使用时对提高淬透性非常有效的，对于成分为2.8%-3.1%C、0.3%-0.7%Si、12%-14%Cr的高铬铸铁，用3.6%Mn只能淬透40mm，用0.6%Mo只能淬透10mm，但同时使用0.6%Mo和3.6%Mn，则能淬透150mm。硅与氧的亲和力大于锰和铬，是熔炼过程中不可缺少的脱氧元素，并且有较高的对基体的固溶强化作用。由于在凝固过程中，硅有富集在碳化物前沿的倾向，因此有一定的改变共晶碳化物形态的作用，硅在高铬铸铁中具有提高Ms点、减少残留奥氏体的作用，同时也是降低淬透性的元素，应注意控制其含量，以免在淬火时出现珠光体；钒于碳结合既能生成初生碳化物又可生成二次碳化物，使基体中固溶的碳量有所下降，提高Ms点，易于获得铸态马氏体组织。硼能提高碳化物的硬度，且能产生硬度较高的化合物，从而提高了高铬铸铁的耐磨性；钛元素加入在16%Cr、2.5%C的高铬铸铁中，形成的TiC可导致共晶碳化物(Fe,Cr)7C3含量降低，由于TiC颗粒的非均质形核作用，高铬铸铁组织得到明显细化、基体显微硬度提高，钛的加入可使高铬铸铁硬度和耐磨性提高，同时冲击韧性未受到显著影响[17]。
高铬铸铁的成分要求都有标准的规定，根据使用的工况条件及铸件壁厚而各有差异。我国抗磨白口铸铁国家标准（GB/T8623）规定了高铬铸铁的牌号、成分、硬度、热处理规范以及使用特性，见表3.1.4-3/4/5/6。美国ASTM A532M以及英国BS4844标准规定了高铬铸铁化学成分及硬度，见表3.1.4-7/8和3.1.4-9/10；表3.1.4-11/12/13/14为德国DIN1695标准中规定的高铬铸铁化学成分、硬度、热处理规定以及力学和物理性能；表3.1.4-15为法国NFA32401标准中规定的高铬铸铁化学成分；表3.1.4-16/17/18为俄罗斯ГОСТ7769标准中规定的高铬铸铁的化学成分和力学性能。美国Climax钼公司规定的高铬铸铁成分见表3.1.4-19，它在同一牌号的高铬铸铁中又以碳的高低来区分。低碳高铬铸铁的冲击韧性相对较高而硬度低，适用于冲击载荷比较大的工况；高碳高铬铸铁则适用于冲击载荷较小的工况，有良好的耐磨性。
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