[发明专利]温度稳定的铸铁合金及其用途

说明书

本发明涉及在500～900℃的温度下具有高耐磨性的温度稳定的铸铁合金。

许多行业使用这样的机器，该机器含有在超过500℃的相对高的温度下发生显著磨损的机器部件。例如，在水泥制造工业中，所谓的熟料(clinker)冷却器用于冷却从温度为1300～1450℃的在前的窑炉引入到该熟料冷却器中的水泥熟料。所述水泥熟料通过合适的传送设施输送穿过该熟料冷却器，所述传送设施通常由在水泥熟料的运动方向上往复运动并且因此在500～900℃的温度下经受显著磨损的某种形式的元件构成。

从WO 2004/104253知悉具有以重量百分数表示的以下组成的耐磨铸铁合金：

铬：12～25％，

碳：1.5～6％，

锰：2～7％，

硅：最高达1.5％，

钼：最高达2％，

镍：最高达4％，

选自钛、锆、铌、硼、钒、和钨的微量合金元素：所述元素的一种或者多种各自最高达2％，且

余量为铁。

根据该公开，合金经受热处理以赋予其马氏体基体。这种类型的基体非常硬和脆，并且如果由这种材料制造的机器元件经受冲击或者碰撞，则其倾向于破裂。此外，这种类型的基体缺乏热稳定性，这是因为其在超过400℃的温度下软化。

本专利申请的申请人还尝试了根据欧洲标准10295(2002)的铸铁合金(材料：G-X40CrNiSi25-12，材料编号：1.4837)，该铸铁合金具有以重量百分数表示的以下组成：

铬：24.0～27.0％，

碳：0.3～0.5％，

锰：最高达2.0％，

硅：1.0～2.5％，

钼：最高达0.5％，

镍：11.0～14.0％，

磷：最高达0.040％，和

硫：最高达0.030％。

并且其改进形式具有以重量百分数表示的以下组成：

铬：24.0～26.0％，

碳：0.7～0.9％，

锰：0.6～1.0％，

硅：1.5～2.0％，和

镍：2.5～3.5％。

对这两种材料的尝试已经表明，在长期加热至500～900℃的温度后，两种材料均趋于形成σ相(由等份的铁和铬组成的脆的金属间相)，并且因此具有脆性，并且它们不是特别耐磨。

本发明的目的是提供与现有铸铁合金相比在500～900℃的温度下具有更高的耐磨性和降低的形成σ相的倾向的铸铁合金。

根据本发明，该目的通过本发明的具有以重量百分数表示的以下组成的铸铁合金而实现：

铬：15.0～20.0％，

碳：1.0～2.0％，

锰：1.5～2.0％，

硅：0.8～1.2％，

镍：8.0～10.0％，

钼：0.8～1.2％，

余量为铁以及不可避免的金属和非金属杂质，其中所述非金属杂质包括氮、氧、磷和硫。

由此获得在加热至500～900℃的温度时与前述已知合金相比具有更高的耐磨性和降低的形成不期望的σ相的倾向的铸铁合金。

由本专利申请的申请人实施的实验室实验已经表明，与根据欧洲标准10295的合金以及其改进形式(两者均定义如上)相比，根据本发明的合金具有显著改善的磨损特性。测试结果显示，根据本发明的合金的耐磨性为根据欧洲标准10295的合金的耐磨性的约4倍并且为其改进形式的耐磨性的2倍。改善的耐磨性主要归因于碳-铬比的最优化，所述最优化导致构成合金耐磨成分的碳化铬的最优形成。

此外，实验室实验(在该实验期间，根据本发明的合金在500℃的温度下进行超过8星期的热处理，并且随后进行显微镜检查)未给出σ相形成的任何迹象，表明该合金呈现出显著的热稳定性。

为了避免所述铁合金的机械特性的显著劣化，包括氮、氧、磷和硫的非金属杂质不应超过以下所规定的最大极限：

N：最大0.020；O：最大10ppm；P：最大0.040；且S：最大0.030。

根据本发明的铸铁合金优选地包含16.5～19.5重量％、最优选17.0～19.0重量％的铬。

此外，根据本发明的铸铁合金优选地包含1.25～1.85重量％、最优选1.5～1.7重量％的碳。

根据本发明的铸铁合金优选具有奥氏体基体。

所述铸铁合金可制造并且使用通常已知的技术铸造成坯料。

所述铸铁合金特别适合用在用于冷却水泥熟料的熟料冷却器中的机器部件方面。