CN111910121A - 一种基于3d打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板及制备方法 - Google Patents

一种基于3d打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板及制备方法，涉及铸铁衬板技术领域，其组分按重量百分比包括：C 3.2‑3.8％、Si 2.0‑3.5％、Mn 2.0‑3.0％、Cr 1.0‑2.0％、P＜0.05％、S＜0.05％，余量为Fe。本发明制得的奥铁体铸铁衬板精度高、硬度高、冲击韧性好，耐磨性好，使用寿命明显延长。

Description

一种基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板及制备方法
技术领域
本发明涉及铸铁衬板技术领域，尤其涉及一种基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板及制备方法。
背景技术
现有的抛丸机、水泥搅拌机等小型磨料、破碎、清理、搅拌设备的衬板主要由合金钢或高铬白口铸铁制造。合金钢韧性较好，但是耐磨性较差，使用寿命短；高铬白口铸铁衬板硬度高、耐磨，但脆性大、易断裂。
我公司在2016年开发的奥铁体衬板铸件主要应用在冲击能力较小的中小型球磨机中，衬板厚度50mm以上，尺寸精度较低，主要以手工水玻璃砂型铸造为主。该类衬板初始硬度45-50HRC，韧性≥20J/cm2。但对于尺寸更小、精度更高、硬度更高的超小型衬板，该工艺具有一定的局限性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板及制备方法，制得的奥铁体铸铁衬板硬度高、冲击韧性好，耐磨性好。
本发明提出的一种基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板，其组分按重量百分比包括：C 3.2-3.8％、Si 2.0-3.5％、Mn 2.0-3.0％、Cr 1.0-2.0％、P＜0.05％、S＜0.05％，余量为Fe。
本发明还提出了一种基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板的制备方法，包括以下步骤：
S1、采用3D打印技术制备衬板砂型；
S2、将高硬度奥铁体铸铁衬板的各原料加入到熔融炉中进行熔炼，得到铁液，将铁液进行球化孕育处理，然后浇注到衬板砂型中成型，得胚料；
S3、将胚料加热至奥氏体化，采用油淬带温等温回火热处理，即得高硬度奥铁体铸铁衬板。
优选地，S1中，熔炼温度为1490-1520℃。
优选地，S2中，球化、孕育处理是采用QX-Mg30RE2球化包芯线及YX-Ca3Ba5孕育包芯线进行喂丝球化孕育处理后，再添加Si-Ba孕育剂进行二次孕育处理。
优选地，S3中，奥氏体化温度为850-900℃，奥氏体化时间为2-4h。
优选地，S3中，油淬带温等温回火热处理的等温温度为200-250℃，等温时间为3-5h。
有益效果：本发明采用3D打印技术进行衬板砂型的制作，有效控制衬板的尺寸、精度及排布；将原料熔融后，通过喂丝球化孕育技术、并添加Si-Ba二次孕育处理，提升铁液的球化效果，再经奥氏体化、油淬带温等温回火热处理工艺，细化碳化物和石墨球，获得下贝氏体为主的奥体铁组织。本发明对各合金成分含量的限定和热处理工艺的优化，制得奥铁体铸造衬板的初始硬度可达58HRC、冲击韧性可达5J以上，使用寿命明显延长。
附图说明
图1为本发明实施例1中制得的高硬度奥铁体铸铁衬板的金相组织图，放大倍率为100倍；
图2为本发明实施例1中制得的高硬度奥铁体铸铁衬板的金相组织图，放大倍率为400倍。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1-4
一种基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板，其组分按重量百分比包括：C3.2-3.8％、Si 2.0-3.5％、Mn 2.0-3.0％、Cr 1.0-2.0％、P＜0.05％、S＜0.05％，余量为Fe。具体成分见表1(各元素成分按重量百分比计、％)。
表1实施例1-4的高硬度奥铁体铸铁衬板的成分
C Si Mn Cr P S Fe
实施例1 3.64 2.42 2.23 1.14 0.025 0.018 余量
实施例2 3.42 2.0 2.45 1.32 0.03 0.03 余量
实施例3 3.2 3.5 2.0 1.65 0.024 0.02 余量
实施例4 3.8 2.8 3.0 2.0 0.025 0.023 余量
制备方法如下：
S1、采用3D打印技术制备衬板砂型；
S2、将高硬度奥铁体铸铁衬板的各原料加入到熔融炉中进行熔炼，熔炼温度为1500℃，得到铁液，采用QX-Mg30RE2球化包芯线及YX-Ca3Ba5孕育包芯线对铁液进行喂丝球化孕育处理后，再添加Si-Ba孕育剂进行二次孕育处理，然后浇注到衬板砂型中成型，得胚料；
S3、将胚料加热至奥氏体化，奥氏体化温度为850-900℃，奥氏体化时间为2-4h，采用油淬带温等温回火热处理，等温温度为200-250℃，等温时间为3-5h，即得高硬度奥铁体铸铁衬板。
具体的，实施例1-4的制备工艺参数见表2和表3。
表2实施例1-4的高硬度奥铁体铸铁衬板的热处理工艺条件参数
Figure BDA0002662471960000041
表3实施例1-4的高硬度奥铁体铸铁衬板的尺寸和重量
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
尺寸 220x220x12 180x180x10 250x250x15 300x300x20
重量(kg) 2.4 1.4 3.9 7.5
对本发明实施例1-4制得的高硬度奥铁体铸铁衬板的金相组织进行表征。其中，图1和图2为实施例1的金相组织图，从图中可以看出，衬板金相组织为针状铁素体+残余奥氏体+碳化物+球状石墨，符合CADI的组织要求。
对本发明实施例1-4制得的高硬度奥铁体铸铁衬板的机械力学性能进行检测，试验结果见表4。
表4实施例1-4的高硬度奥铁体铸铁衬板的机械力学性能数据
Figure BDA0002662471960000042
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板，其特征在于，其组分按重量百分比包括：C 3.2-3.8％、Si 2.0-3.5％、Mn 2.0-3.0％、Cr 1.0-2.0％、P＜0.05％、S＜0.05％，余量为Fe。
2.一种根据权利要求1所述的基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用3D打印技术制备衬板砂型；
S2、将高硬度奥铁体铸铁衬板的各原料加入到熔融炉中进行熔炼，得到铁液，将铁液进行球化孕育处理，然后浇注到衬板砂型中成型，得胚料；
S3、将胚料加热至奥氏体化，采用油淬带温等温回火热处理，即得高硬度奥铁体铸铁衬板。
3.根据权利要求2所述的基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板的制备方法，其特征在于，S1中，熔炼温度为1490-1520℃。
4.根据权利要求2或3所述的基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板的制备方法，其特征在于，S2中，球化、孕育处理是采用QX-Mg30RE2球化包芯线及YX-Ca3Ba5孕育包芯线进行喂丝球化孕育处理后，再添加Si-Ba孕育剂进行二次孕育处理。
5.根据权利要求2-4任一项所述的基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板的制备方法，其特征在于，S3中，奥氏体化温度为850-900℃，奥氏体化时间为2-4h。
6.根据权利要求2-5任一项所述的基于3D打印造型的高硬度奥铁体铸铁衬板的制备方法，其特征在于，S3中，油淬带温等温回火热处理的等温温度为200-250℃，等温时间为3-5h。
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