[发明专利]耐磨铸铁

说明书

技术领域

本发明属于铸铁领域。特别适于制作在冶金等领域中，工作环境非常苛刻的耐磨损的零部件。

背景技术

随着油漆、颜料、化妆品等行业的快速发展，研磨设备的使用越来越广、越来越频繁。而研磨设备和研磨效果的好坏，往往取决于所用缸套和磨片的质量好坏。通常而言，硬度高则而耐磨性好，耐磨蚀性与否对设备的耐磨性能影响很大，目前常见的用于制作缸套和磨片的材料多为KmTBCr26，该种材料虽然也具有良好抗蚀性和抗高温氧化性，也能适应较大冲击载荷的磨料磨损，其铸状的洛氏硬度一般也可达到55，但是在实际使用过程中特别是在研磨要求苛刻的工作环境下，其硬度、抗蚀性、抗高温氧化性以及承受较大冲击载荷的磨料磨损还是不够，直接影响了缸套和磨片的使用寿命，不得不频繁更换，实际上也加重了研磨加工成本。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种具有较高硬度、抗蚀性、抗高温氧化性以及承受较大冲击载荷的磨料磨损的铸铁材料。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种特耐磨铸铁，由以下成分的重量百分比组成：C：2.8，Si：0.2～1.0，Mn：0.5～1.0，S≤0.06，P≤0.1，Cr：21～23，Ni：0～1.5，Mo：1.0～1.5，其余为Fe及不可避免的杂质。

采用以上技术方案，与现有常见的耐磨铸铁相比，本发明的显著优点是：明显提高了材料铸态硬度和耐磨性能。通过对KmTBCr26以及德国G-X300CrMo27-1等材料的配比研究以及多次反复组合调整试验，本发明大胆调整配比，确定了最恰当的碳含量并打破常规增加钼含量减少铜含量，使合金材料的金相组织得到明显改善，通过调整配比，大大提高了材料的硬度和耐磨性能，同时又具有抗高温氧化及耐腐蚀等优点。因此，经济效益前景广阔。采用本发明的配比生产的耐磨铸铁材料在制成磨片后，在同等工况条件下，其使用寿命是与用普通耐磨铸铁制成的磨片使用寿命的1.5～2倍，是用KmTBCr26等耐磨铸铁材料制成磨片使用寿命的1.2～1.5倍。

本发明的具体原理是：

碳(C)是碳化物形成元素，含碳量多少直接影响材料中碳化物的含量，而碳化物含量的多少又直接影响材质的硬度、强度、韧性、耐磨性。碳化物越多，越能提高耐磨性但脆性增加，在冲击力大的场合使用，从材料的韧性考虑，应控制碳含量。实践证明，材料的硬度与含碳量并不是简单的比例关系，而是一曲线关系。对本发明来说，碳含量对耐磨性和韧性都有影响的主要因素，含碳量增加则耐磨性提高，但抗冲击韧性下降。因此，经反复摸索试验，为了保证本发明的综合性能符合要求，故而本发明将碳重量百分比严格控制在2.8。

铬(Cr)能显著提高强度、硬度、耐磨性、抗氧化性、耐腐蚀性，铬与碳有很强的亲和力，当Cr/C比大于4时，就形成M₇C₃型六方晶系的共晶碳化物，使力学性能得到显著提高，铬还能提高淬透性和回火稳定性，使抗磨性提高，但铬同时也有降低塑性和韧性的不足，也不宜过多，故本发明将铬重量百分比由原先的21％～28％缩小为21％～23％。

钼(Mo)是显著提高淬透性的元素，既可固溶于奥氏休，又可形成碳化物及复杂的多元碳化物。能细化碳化物和晶粒，可使组织细化均匀，提高淬透性，回火稳定性和抗热烈性，改善冲击韧性，提高铸铁的耐磨损的综合机械性能。当材料中的钼含量低于一定下限的话，在材料中就起不到应有的作用，但如果超过上限也会使脆性碳化物增加，故而本发明将钼重量百分比由原先的0～1调整为1.0～1.5。

锰(Mn)是良好的脱氧剂和脱硫剂，可以改善合金材料的热加工性能，但不能过多，故而本发明将锰重量百分比保持0.5～1不变。

镍(Ni)主要作用是提高耐蚀性，但多加不经济，微量即可起作用、

硅(Si)是为了熔炼时用作脱氧而使用的，但过高的Si会引起脆性。

铜(Cu)元素的加入会提高合金材料的强度和韧性，特别是大气腐蚀性能，缺点是在热加工时容易产生热脆，降低合金材料的机械性能，所以本发明没有加入铜元素。

硫、磷：P、S是随炉料或熔化过程中混入的有害杂质，应该越低越好。

本发明的工艺流程为：

1、退火：退火的目的是消除内应力和使组织均匀，改善性能，以便进行机械加工。本退火工艺的特点是：铸件在室温条件下入炉，以920-960℃，保温1-8小时均热后，随炉缓冷至700-750℃，保温4-10小时，再随炉缓冷600℃以下出炉空冷。