CN1706976A - 一种多元高镍铬合金耐磨铸铁及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多元高镍铬合金耐磨铸铁及其制备工艺，解决了现有普通合金耐磨铸铁抗冲击性能差和在中、高温工况下使用寿命低的缺陷。其化学成分重量百分比(Wt％)为：C为1.2～3.2％，Cr为12～27％，Mn为0.5～1.5％，Si为0.3～1.5％，Mo为0.2～2.2％，Ni为0.2～2.0％，Cu为0.5～1.2％，S≤0.07％，P≤0.07％，变质剂为0.2～0.5％，其余为Fe。通过合金成分的调整可以获得满足－20～300℃、300～700℃、700～900℃中等冲击强度工况下使用的具有高抗氧化性能和高耐磨性能的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料。通过铸造成型用于制作冶金、矿山、建筑、码头等行业的溜槽衬板、落料衬板、炉箅条、料流阀等备件，提高工件使用寿命、减少更换频率。由多元高镍铬合金耐磨铸铁材料制成的工件，其使用寿命是普通合金铸铁材料的1.5～3.5倍。

Description

一种多元高镍铬合金耐磨铸铁及其制备工艺

一、技术领域

本发明涉及一种耐磨铸铁及其制备工艺，特别涉及一种多元高镍铬合金耐磨铸铁及其制备工艺。

二、背景技术

现有用于冶金、矿山、建筑等行业的耐磨金属材料主要为普通耐磨铸钢和普通合金耐磨铸铁。普通耐磨铸钢抗冲击性能较好，但其耐磨性能比耐磨铸铁差；普通合金耐磨铸铁抗冲击性能差，使用中容易断裂。这两种耐磨材料在常温下均具有一定的耐磨性能，但在中、高温的工况下，由于氧化和磨损的双重作用，材料的使用寿命很低。

三、发明内容

本发明需要解决的技术问题是：提高耐磨铸铁抗冲击性能、耐磨性能和使用寿命。本发明的目的是：为冶金、矿山、建筑等行业提供一种具有中等强度抗冲击性能和良好耐磨性能的耐磨铸铁材料。本发明的特点是：具有良好抗氧化性能、耐磨性能及中等强度抗冲击能力；通过加入Cr、Mo元素形成稳定的M₇C₃和M₂₃C₆型碳化物，在高温下不易聚集和粗化，有利于保持材料在高温下的硬度；通过加入Cr、Si元素有利于在材料表面生成致密的氧化物，提高抗氧化性能；通过加入Ni元素极大提高材料基体的抗氧化性能；通过加入Si、Mn、Cr、Ni、Cu元素固溶在基体中均能够提高材料的淬透性，使材料在空冷条件下得到马氏体或奥氏体组织，提高硬度并能满足不同工况条件的需要；通过加入含有稀土Re、钒V、钛Ti元素的变质剂能够使碳化物分散减少对基体的割裂作用，并可以细化共晶组织，同时还减少了杂质元素在晶界的偏聚；通过在高温加热使合金元素溶入基体，充分发挥作用，在高温下析出弥散的二次碳化物，二次碳化物一方面提高了材料的硬度并抑制随后冷却中生成的基体转变组织的长大，得到隐针状马氏体或细微奥氏体，提高材料的韧性；可以通过合金成分的调整可以获得满足-20～300℃、300～700℃、700～900℃中等冲击强度工况下使用的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料。本发明的技术方案是：以Cr、Ni作为主要合金元素，通过多元合金化和变质处理工艺获得一种具有高抗氧化性能和高耐磨性能的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料，其化学成分的重量百分比(Wt％)为：

元素	C	Cr	Si	Mn	Mo	Ni	Cu	S	P	变质剂	其余
												范围	1.2～3.2	12～27	0.3～1.5	0.5～1.5	0.2～2.2	0.2～2.0	0.5～1.2	≤0.07	≤0.07	0.2～0.5	Fe

变质剂由稀土Re、钒V、钛Ti按1∶1∶1的重量比例配制而成。

其冶炼浇注工艺为：在感应电炉中进行熔炼，将铁合金和废钢、生铁按化学成分的配比换算为重量后进行配合熔炼，得到化学成分符合要求的铁水，浇注铸型为砂型或金属型，浇注温度控制在1400～1500℃，变质处理采用冲包法，浇注成型后的铸件，空冷后进行热处理，热处理工艺为加热到900～1000℃保温1～3小时空冷。

获得的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料的金相组织为菊花状共晶碳化物+二次碳化物+马氏体或菊花状共晶碳化物+二次碳化物+奥氏体。

获得材料的机械性能如下：

硬度(HRC)	抗弯性能
			抗弯强度(MPa)	挠度(mm)
	≥42	≥600			≥2.5

本发明的有益结果是：以Cr、Ni作为主要合金元素，通过多元合金化和变质处理工艺获得一种具有高抗氧化性能和高耐磨性能的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料，可以通过铸造成型用于制作冶金、矿山、建筑、码头等行业的溜槽衬板、落料衬板、炉蓖条、料流阀等备件，提高工件使用寿命、减少更换频率。由多元高镍铬合金耐磨铸铁材料制成的工件，其使用寿命是普通合金铸铁材料的1.5～3.5倍。

四、具体实施方式

实施例1：用于制作700～900℃高温工况下烧结机台车炉蓖条的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料的化学成分重量百分比(Wt％)为：

元素	C	Cr	Si	Mn	Mo	Ni	Cu	S	P	变质剂	其余
												范围	1.6	24	1.5	0.8	1.0	1.0	1.2	≤0.07	≤0.07	0.3	Fe

变质剂由稀土、钒、钛按1∶1∶1的重量比例配制而成。

其冶炼浇注工艺为：在感应电炉中进行熔炼，将铁合金和废钢、生铁按化学成分的配比换算为重量后进行配合熔炼，得到化学成分符合要求的铁水，浇注铸型为砂型，浇注温度控制在1500℃，变质处理采用冲包法，浇注成型后的铸件，空冷后进行热处理，热处理工艺为加热到980℃保温2小时空冷。

获得多元高镍铬合金耐磨铸铁材料的金相组织为菊花状共晶碳化物+二次碳化物+奥氏体。

获得材料的机械性能如下：

硬度(HRC)	抗弯性能
			抗弯强度(MPa)	挠度(mm)
	≥42	≥600			≥2.5

获得的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料制作成烧结机炉蓖条，在700～900℃的高温下工作时，具有高抗高温磨损性能，其使用寿命是普通合金铸铁材料的2倍，能有效保证烧结机的稳定运行。

实施例2：用于制作300～700℃中温工况下炼铁厂落料衬板的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料的化学成分重量百分比(Wt％)为：

元素	C	Cr	Si	Mn	Mo	Ni	Cu	S	P	变质剂	其余
												范围	2.2	19	0.8	0.8	2.0	-	0.9	≤0.07	≤0.07	0.25	Fe

变质剂由稀土、钒、钛按1∶1∶1的重量比例配制而成。

其冶炼浇注工艺为：在感应电炉中进行熔炼，将铁合金和废钢、生铁按化学成分的配比换算为重量后进行配合熔炼，得到化学成分符合要求的铁水，浇注铸型为砂型，浇注温度控制在1480℃，变质处理采用冲包法，浇注成型后的铸件，空冷后进行热处理，热处理工艺为加热到980℃保温3小时空冷。

获得的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料的金相组织为菊花状共晶碳化物+二次碳化物+马氏体。

获得材料的机械性能如下：

硬度(HRC)	抗弯性能
			抗弯强度(MPa)	挠度(mm)
	≥50	≥600			≥2.5

获得的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料制作成炼铁厂落料衬板，在300～700℃的中温下工作时，具有高抗中温磨损性能，其使用寿命是普通合金铸铁材料的3.5倍，大幅提高落料衬板的使用寿命。

实施例3：用于制作-20～300℃常温工况下炼铁厂送料衬板的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料的化学成分重量百分比(Wt％)为：

元素	C	Cr	Si	Mn	Mo	Ni	Cu	S	P	变质剂	其余
												范围	3.0	14	0.6	0.6	0.8	-	0.5	≤0.07	≤0.07	0.25	Fe

变质剂由稀土、钒、钛按1∶1∶1的重量比例配制而成。

其冶炼浇注工艺为：在感应电炉中进行熔炼，将铁合金和废钢、生铁按化学成分的配比换算为重量后进行配合熔炼，得到化学成分符合要求的铁水，浇注铸型为砂型，浇注温度控制在1450℃，变质处理采用冲包法。浇注成型后的铸件，空冷后进行热处理，热处理工艺为加热到950℃保温3小时空冷。

获得的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料的金相组织为菊花状共晶碳化物+二次碳化物+马氏体。

获得材料的机械性能如下：

硬度(HRC)	抗弯性能
			抗弯强度(MPa)	挠度(mm)
	≥52	≥600			≥2.5

获得的多元高镍铬合金耐磨铸铁材料制作成炼铁厂送料衬板，在-20～300℃的常温下工作时，其使用寿命是普通合金铸铁材料的1.5倍以上，有效提高了送料衬板的使用寿命。

Claims (4)

1.一种多元高镍铬合金耐磨铸铁，其化学成分重量百分比为：C为1.2～3.2％，Cr为12～27％，Mn为0.5～1.5％，Si为0.3～1.5％，Mo为0.2～2.2％，Ni为0.2～2.0％，Cu为0.5～1.2％，S≤0.07％，P≤0.07％，变质剂为0.2～0.5％，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的多元高镍铬合金耐磨铸铁，其特征是：变质剂由稀土、钒、钛按1∶1∶1的重量比例配制而成。

3.一种制备权利要求1所述的多元高镍铬合金耐磨铸铁的工艺，其特征是：在感应电炉中进行熔炼，将铁合金和废钢、生铁按化学成分的配比换算为重量后进行配合熔炼，得到化学成分符合要求的铁水，浇注铸型为砂型或金属型，浇注温度控制在1400～1500℃，变质处理采用冲包法，浇注成型后的铸件，空冷后进行热处理，热处理工艺为加热到900～1000℃保温1～3小时空冷。

4.根据权利要求3所述的多元高镍铬合金耐磨铸铁的制备工艺，其特征是：热处理后材料硬度HRC≥42、抗弯强度≥600Mpa、挠度≥2.5mm。