專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高鉻鑄鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、電力、化工、煤碳等工業(yè)領(lǐng)域耐易損件的高碳高鉻耐磨耐蝕鑄件。
目前渣漿泵過(guò)流件(葉輪、護(hù)套、前、后板)一般采用第二代耐磨材料Ni-hard或一般高鉻白口鑄鐵，在不同工況條件下，使用壽命相差較大，大致為150-3500小時(shí)之間。存在主要問(wèn)題鎳硬鑄鐵、因碳化物為M3C型，呈網(wǎng)狀分布于晶界，故該材質(zhì)脆性大，而硬度也不高，不耐磨蝕，另外Ni為貴重稀缺元素。
一般高鉻鑄鐵，雖然碳化物呈非網(wǎng)狀，分布的板條狀M7C3型，其ak值已比Ni-Hard高，但生產(chǎn)中，為避免鑄件產(chǎn)生裂紋，通常不得不將C控制在≤2.8％，故基體中碳化物數(shù)量較少(為23％<重量百分?jǐn)?shù)>)導(dǎo)致渣漿泵過(guò)流體仍不夠耐磨。
本發(fā)明的目的，就是要在常規(guī)高鉻鑄鐵的基礎(chǔ)上，添加一定數(shù)量的復(fù)合合金元素，以形成交互復(fù)合作用，提高綜合機(jī)械性能；并且提高含碳量，在低應(yīng)力沖蝕磨料磨損工況條件下，提高渣漿泵過(guò)流件的使用壽命(＞6000小時(shí))本發(fā)明所術(shù)的高碳高絡(luò)耐磨蝕鑄鐵、其化學(xué)成份及含量(重量百分比)如下C 3.8/2.8、Si ≤1.0、Mn ≤0.8、P ≤0.07、S ≤0.05、Cr22/12、Mo 0.7/1.3、V 0.25/0.35、Cu ≤1.0、Re 0.03/0.05、其余為Fe。
其中(1)碳含量是影響鋼鐵材料性能最關(guān)鍵、最主要的元素之一。本發(fā)明確認(rèn)增加含碳量，是提高材質(zhì)硬度，增加耐磨性能最經(jīng)濟(jì)、最有效、最簡(jiǎn)便的方法。但是含碳量增加，裂紋敏感性增大，為此，在工藝上應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施。
本發(fā)明將含碳量控制在2.8-3.8％C，鑄件各工序并未開(kāi)裂，而產(chǎn)品硬度HRC卻可大于60°。過(guò)流件使用壽命＞6000小時(shí)。
(2)鉻鉻是本發(fā)明高碳高鉻耐磨蝕鑄鐵主要合金元素，當(dāng)含Cr＞12％，并適當(dāng)控制Cr/C比，可保證碳化物晶格類(lèi)型由M3C型轉(zhuǎn)變?yōu)镸7C3型，M7C3型碳化物在萊氏體中的分布亦由連續(xù)網(wǎng)狀及萊氏體形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉沁B續(xù)網(wǎng)狀的板條狀形態(tài)，后者牢固地嵌在馬氏體基體之中，從而材質(zhì)不但韌性高，而且硬度高，耐磨性好。
鉻含量過(guò)低，(＜12％)，Cr/C過(guò)低，不能保證得到M7C3型碳化物，還影響淬透性和材質(zhì)抗蝕性能，并降低材質(zhì)綜合機(jī)械性能。本發(fā)明確定，對(duì)低應(yīng)力沖蝕磨損條件下，將Cr/C比控制在4.0-6.0、將含鉻量控制在12-22％。
(3)釩V是形成VC或V4C3極強(qiáng)烈元素，呈弧立塊狀，硬度高、不破裂、不變形，同時(shí)細(xì)化晶料，提高耐磨性。加入一定量的釩，有利于馬氏體的轉(zhuǎn)變。但試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，過(guò)量的釩，鑄件在熱處理過(guò)程中易生成很厚的氧化皮，極為不利。故本發(fā)明含釩量控制在0.25-0.35％。
(4)鉬Mo在本材質(zhì)中生成難熔、細(xì)小、分散的碳化物Mo2C，助被包含在M7C3型復(fù)合碳化物中，有強(qiáng)烈抑制珠光體轉(zhuǎn)變和提高淬透性的功能。根據(jù)鑄件厚薄，適當(dāng)加入鉬量。本發(fā)明鉬含量控制在0.7-1.3％，既保證發(fā)揮鉬的功能，又可控制熱裂敏感性增加。
(5)銅本發(fā)明加入0.8-1.0％的銅，目的在于增加淬透性，避免鑄態(tài)組織中出現(xiàn)過(guò)量的珠光體。又因鉬與銅聯(lián)合加入，引起交互作用，在提高淬透性同時(shí)，又可進(jìn)一步改變碳化物形態(tài)和分布，并促進(jìn)空淬時(shí)獲得針狀組織。但銅不宜多加，因其穩(wěn)定奧氏體，故將其控制在0.8-1.0％范圍內(nèi)。
(6)錳設(shè)計(jì)一定量的錳，是為了提高淬透性，但Mn顯著穩(wěn)定奧氏體，使Ms點(diǎn)降低，殘余奧氏體量增加，故將其設(shè)計(jì)為0.4-0.8％。
(7)硅設(shè)計(jì)中加入一定量的硅，是為脫氧，一般Si量控制在0.8％以下，否則影響淬透性和沖擊韌性值。
(8)稀土(Re)本成份沒(méi)計(jì)中加入一定量的稀土硅鐵，主要目的是對(duì)渣漿泵用高碳高鉻耐磨蝕鑄鐵鐵液進(jìn)行變質(zhì)處理，以改變碳化物的形態(tài)的分布，使晶粒細(xì)化，凈化晶界，提高沖擊韌性值，是在碳含量提高后采取的一項(xiàng)技術(shù)措施，以提高材質(zhì)的綜合機(jī)械性能。加入量過(guò)多，將適得其反，起反作用，故本發(fā)明稀土硅加入量為金屬液重量的0.20-0.25％，實(shí)際Re含量應(yīng)控制在0.03-0.05％為佳。
(9)磷、硫在原材料允許條件下，P、S含量應(yīng)越低越好。本設(shè)計(jì)要求P≤0.008％、S≤0.005％。
本發(fā)明所述的高鉻鑄鐵適合應(yīng)用于低應(yīng)力沖蝕磨料磨損工況條件的設(shè)備工件，與應(yīng)用鎳硬鑄鐵工件在相同工況和條件下相比壽命提高了1.2倍-2.33倍，與一般的高鉻鑄鐵材質(zhì)相比，其使用壽命也提高了1.03倍-1.47倍。
實(shí)施例1冶煉時(shí)化學(xué)成份及加入量按下例配比(重量百分比)加入鐵水中C 3.16Si1.0Cr20.50Mn0.57Mo1.27V 0.28Cu0.8Re0.035P 0.024S 0.045用Re-Si(包頭1號(hào))作變質(zhì)處理，加入量為金屬液重量的0.2％。
然后往鑄鐵液中進(jìn)行吹氬(Ar)處理，壓力為0.03MPa，時(shí)間為2-3分鐘。用此鑄鐵在1370-1390℃溫度下進(jìn)行渣漿泵過(guò)流件的澆鑄，經(jīng)測(cè)試后機(jī)械性能如下HRc＝62ak＝0.4kgf/cm2經(jīng)過(guò)熱處理后所得金相組織為馬氏體+少量殘余奧氏體+蕓晶碳化物使用壽命比鎳硬鑄鐵渣泵過(guò)流件在相同工況條件下相比提高了2倍，比一般高鉻鑄鐵材質(zhì)的渣漿泵過(guò)流件在相同工況條件下相比提高1.2倍。
實(shí)施例2用與實(shí)施例1相同的冶煉方法進(jìn)行冶煉，化學(xué)成份及加入量按下例配比(重量百分比)加入鐵水中C3.8Si 0.9Cr 22Mn 0.8Mo 1.3V0.35Cu 1.0Re 0.05P0.07S0.05用此鑄鐵澆鑄碎煤機(jī)滾齒，耐磨壽命提高了2倍。
經(jīng)檢測(cè)機(jī)械性能如下HRC＝60ak＝4J/cm2實(shí)施例3用與實(shí)施例1、2同樣的方法進(jìn)行冶煉、化學(xué)成份及加入量如下(重量百分比)C2.8Si 0.8Cr 12Mn 0.7Mo 0.9V0.25Cu 0.8Re 0.03P0.06S0.03用此鑄鐵澆鑄磨煤機(jī)旋流器、耐磨壽命提高了2.1倍。
經(jīng)檢測(cè)機(jī)械性能如下HRC＝60ak＝4J/cm權(quán)利要求
1.一種高鉻鑄鐵，其特征在于其材質(zhì)化學(xué)成份及含量如下(重量百分比)C 3.8/2.8、Si ≤1.0、Mn ≤0.8、P ≤0.07、S ≤0.05 Cr、22/12、Mo 0.7/1.3、V 0.25/0.35、Cu ≤1.0、Re 0.03/0.05、其余為Fe。
2.一種高鉻鑄鐵的冶煉方法，其特征在于(1)用Re-Si對(duì)液流進(jìn)行變質(zhì)處理，(2)對(duì)鐵液中進(jìn)行吹氬(Ar)處理，壓力＝0.03MPa時(shí)間為2-3分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、電力、化工、煤炭等工業(yè)領(lǐng)域的耐磨易損件的高碳高鉻耐磨耐蝕鑄鐵，其特征是在鑄鐵中加入C3.8/2.8、Si≤1.0、Mn≤0.8、P≤0.07、S≤0.05、Cr22/12、Mo0.7/1.3、V0.25/0.35、Cu≤1.0、Re0.03/0.05，用此鑄鐵能鑄造渣漿泵過(guò)流件、物料輸送管道、管道彎頭、碎煤機(jī)滾齒、磨煤機(jī)旋流器等沖擊負(fù)荷大小的工件，使用壽命比鎳硬鑄鐵提高了1.22-2.33倍，比一般高鉻鐵提高了1.03-1.47倍。
文檔編號(hào)C22C37/00GK1132259SQ9510314
公開(kāi)日1996年10月2日 申請(qǐng)日期1995年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月28日
發(fā)明者王宇輝 申請(qǐng)人:王宇輝