專利名稱：鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于制造輸送具有強烈磨損 性漿料的渣漿泵過流件用的高鉻鑄鐵。
背景技術(shù)：
高鉻鑄鐵是一類應(yīng)用非常廣泛的重要耐磨材料，由于組織中存在大量的高硬度 M7C3型碳化物而具有優(yōu)良的耐磨性，同時由于共晶碳化物形貌呈桿狀分布而具有較好的韌 性，因此高鉻鑄鐵被廣泛用于制造冶金、礦山、水利、電力、化工等領(lǐng)域的各類磨損部件以及 各種輸送含固體顆粒流體的泵過流件，如葉輪、護套和護板等。高鉻鑄鐵中的鉻不僅可有 效提高材料在漿料中的腐蝕抗力，同時大量存在的含鉻M7C3型碳化物有力地提高了材料的 磨損抗力，提高了過流件的使用壽命。高鉻鑄鐵中碳化物數(shù)量的增加對過流件沖蝕磨損抗 力的提高具有重要的影響，但碳化物數(shù)量提高到一定程度，在高鉻鑄鐵中將會出現(xiàn)粗大的 初生碳化物，導(dǎo)致高鉻鑄鐵的韌性急劇下降，從而使過共晶高鉻鑄鐵失去使用價值。因而， 目前用于這一類過流件高鉻鑄鐵的碳當(dāng)量通常以不超過共晶點為上限的亞共晶高鉻鑄鐵， 如我國耐磨材料國家標(biāo)準(zhǔn)中的KMTBCr26和KMTBCrl5Mo3等鑄鐵。中國專利申請?zhí)枮?00710178680.6的專利公開了一種鑄態(tài)高碳高鉻鑄鐵及 其制備方法，其中高碳高鉻鑄鐵的化學(xué)組成成分是(重量％) 4. 5-5. 5C,22. 5-30. 8Cr, 3. 0-5. 0V,0. 7-1. 2Mn，0. 2-0. 5Nb，0. 5-1. OTi,0. 08-0. 20Mg，0. 05-0. 20Na，0. 05-0. 20Re, Si
< 1.0，余量為鐵和不可避免的微量雜質(zhì)，并且5.0 <鉻碳比<5.6。其主要特點是在高鉻 鑄鐵中提高碳含量，增加初生碳化物，改善其耐磨性，但是該高鉻鑄鐵中使用了較多的鉬、 釩和鈮等貴重金屬，增加了材料的成本。另外該專利提供的制備方法中在合金熔液出爐時 需采用釩鐵顆粒孕育并用稀土鎂合金和鈉鹽復(fù)合變質(zhì)處理，這增大了制造難度，且材料的 性能不易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種初生碳化物能夠得到顯著細(xì)化、韌性高且 成本低、易于生產(chǎn)的鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵及其制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種鑄態(tài)使用的過共晶高鉻 鑄鐵，其特征在于所述過共晶高鉻鑄鐵的化學(xué)組成以重量百分比計為c 3. 5 4. 5%,Mn 1. 0 3. 0%，Cr :16· 0 28. 0%，Si :0· 5 1. 5%，Ti :2· 1 3. 0 %，P 彡 0. 06 %，S ^ 0. 06%，余量為鐵。上述鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵的制備方法，包括以下步驟1)按所述的原料配比，先將生鐵、廢鋼、鉻鐵、錳鐵加入到電爐中熔煉，將溫度升至 1500 1650°C ；2)加鋁脫氧，將脫氧后的鐵水轉(zhuǎn)至澆包；3)在電爐中加入鈦鐵，將澆包內(nèi)的鐵水再轉(zhuǎn)回電爐內(nèi)并在鐵水表面覆蓋一層草灰；4)將電爐快速升溫至1500°C以上，使鈦鐵熔化，然后出爐轉(zhuǎn)至澆包，出爐溫度為 1500 1650°C ；5)用普通鑄型澆注鑄件，鐵水澆注溫度為1350 1400°C。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于1)本發(fā)明提供的鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵中含有3. 5 4. 5%的C，16 28% 的Cr，并且只含有2. 1 3. 0%的Ti，原料成本較低，具有很好的經(jīng)濟效益。2)在鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵中加入一定數(shù)量的Ti后，生成的TiC顆?？梢宰?為初生碳化物的異質(zhì)形核質(zhì)點，從而顯著細(xì)化初生碳化物的粒度，并顯著提高合金的韌性。3)本發(fā)明提供的鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵的鑄態(tài)硬度在HRC45 55之間，鑄造 無缺口沖擊試樣(試樣尺寸為IlOmmX 20mmX 20mm)的沖擊韌性在4. 5 6. 5J/cm2之間。4)本發(fā)明提供的制備方法中通過改變鈦的加入方式，即先將熔融的鐵水轉(zhuǎn)至澆 包，再在電爐內(nèi)加入鈦鐵，這樣顯著增大了鈦的吸收量，有效改善高鉻鑄鐵的抗鑄造開裂性 能并提高了高鉻鑄鐵的強度和韌性。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。實施例一一種鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵，其化學(xué)組成以重量百分比計為C:4.2%，Mn
1.0%, Cr 16. 0%, Si :0· 5%, Ti 2. 1%, P ≤0. 06%, S ≤ 0. 06%，余量為鐵。所述鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵的制備方法，包括以下步驟1)按所述的原料配比稱取原料，先將生鐵、廢鋼、鉻鐵、錳鐵加入到中頻感應(yīng)電爐 中熔煉，將溫度升至1500°C ；2)加鋁脫氧，將脫氧后的鐵水轉(zhuǎn)至澆包；3)將鈦鐵破碎為粒度為20mm 50mm的塊料加入到電爐中，再將澆包內(nèi)的鐵水轉(zhuǎn) 回電爐內(nèi)，并在電爐內(nèi)的熔液表面覆蓋草灰以減少燒傷；4)將電爐快速升溫至1500°C以上，使鈦鐵熔化，然后出爐轉(zhuǎn)至澆包，出爐溫度為 1550 0C ；5)用普通鑄型澆注鑄件，鐵水澆注溫度為1350°C。按照以上方法得到的過共晶高鉻鑄鐵20mm厚試塊的測試硬度為HRC51， 20mmX 20mmX IlOmm無缺口試樣的沖擊韌性為6. 3J/cm2。實施例二一種鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵，其化學(xué)組成以重量百分比計為C 4. 2%, Mn
2.8%, Cr 28. 0%, Si :1· 5%, Ti :2· 5%, P ≤ 0. 06%, S ≤ 0. 06%，余量為鐵。所述的鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵的制備方法，包括以下步驟1)按所述的原料配比稱取原料，先將生鐵、廢鋼、鉻鐵、錳鐵加入到中頻感應(yīng)電爐 中熔煉，將溫度升至1600°C ；2)加鋁脫氧，將脫氧后的鐵水轉(zhuǎn)至澆包；3)將鈦鐵破碎為粒度為20mm 50mm的塊料加入到電爐中，再將澆包內(nèi)的鐵水轉(zhuǎn)回電爐內(nèi)，并在電爐內(nèi)的熔液表面覆蓋草灰以減少燒傷；4)將電爐快速升溫至1500°C以上，使鈦鐵熔化，然后出爐轉(zhuǎn)至澆包，出爐溫度為 1550 0C ；5)用普通鑄型澆注鑄件，鐵水澆注溫度為1375°C。按照以上方法得到的過共晶高鉻鑄鐵20mm厚試塊的測試硬度為HRC48， 20mmX 20mmX IlOmm無缺口試樣的沖擊韌性為4. 8J/cm2。實施例三一種鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵，其化學(xué)組成以重量百分比計為C:4.5%，Mn 2. 0%, Cr 22. 0%, Si :1· 0%, Ti :2· 6%, P ^ 0. 06%, S 彡 0. 06%，余量為鐵。所述的鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵的制備方法，包括以下步驟1)按所述的原料配比稱取原料，先將生鐵、廢鋼、鉻鐵、錳鐵加入到中頻感應(yīng)電爐 中熔煉，將溫度升至1650°C ；2)加鋁脫氧，將脫氧后的鐵水轉(zhuǎn)至澆包； 3)將鈦鐵破碎為粒度為20mm 50mm的塊料加入到電爐中，再將澆包內(nèi)的鐵水轉(zhuǎn) 回電爐內(nèi)，并在電爐內(nèi)的熔液表面覆蓋草灰以減少燒傷；4)將電爐快速升溫至1500°C以上，使鈦鐵熔化，然后出爐轉(zhuǎn)至澆包，出爐溫度為 1550 0C ；5)用普通鑄型澆注鑄件，鐵水澆注溫度為1400°C。按照以上方法得到的過共晶高鉻鑄鐵20mm厚試塊的測試硬度為HRC49， 20_X 20_X IlOmm無缺口試樣的沖擊韌性為5. 5J/cm2。
權(quán)利要求
一種鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵，其特征在于所述過共晶高鉻鑄鐵的化學(xué)組成以重量百分比計為C3.5～4.5％，Mn1.0～3.0％，Cr16.0～28.0％，Si0.5～1.5％，Ti2.1～3.0％，P≤0.06％，S≤0.06％，余量為鐵。
2.—種權(quán)利要求1所述的鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵的制備方法，其特征在于包括以 下步驟1)先將生鐵、廢鋼、鉻鐵、錳鐵加入到電爐中熔煉，將溫度升至1500 1650°C；2)加鋁脫氧，將脫氧后的鐵水轉(zhuǎn)至澆包；3)在電爐中加入鈦鐵，將澆包內(nèi)的鐵水再轉(zhuǎn)回電爐內(nèi)并在鐵水表面覆蓋一層草灰；4)將電爐快速升溫至1500°C以上，使鈦鐵熔化，然后出爐轉(zhuǎn)至澆包，出爐溫度為 1500 1650°C ；5)用普通鑄型澆注鑄件，鐵水澆注溫度為1350 1400°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵，屬于金屬耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。該鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵的化學(xué)組成成分以重量百分比計算為C3.5～4.5％，Mn1.0～3.0％，Cr16.0～28.0％，Si0.5～1.5％，Ti2.1～3.0％，P≤0.06％，S≤0.06％，余量為鐵。該鑄態(tài)使用的過共晶高鉻鑄鐵出爐溫度1500～1650℃，澆注溫度1350～1400℃，貴重金屬的含量少，在鑄態(tài)直接使用，能耗低，生產(chǎn)周期短，且鑄造性能好，還具有較高硬度和優(yōu)良的耐磨性。
文檔編號C22C37/10GK101892417SQ20101021267
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者劉進志, 智小慧, 賈糧棉, 韓彥軍 申請人:石家莊鐵道大學(xué)