[发明专利]高铬奥氏体耐磨铸铁强韧化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸铁加工工艺，尤其是涉及一种高铬奥氏体耐磨铸铁强韧化工艺。

背景技术

高铬白口铸铁具有十分优良的抗磨料磨损能力，相对于高铬马氏体耐磨铸铁，高铬奥氏体耐磨铸铁具有更高的韧性，在经受较大冲击载荷的工作环境中，高铬奥氏体耐磨铸铁具有特殊的优越性，这是它成为当代最佳抗磨材料的主要原因。

铬在白口铸铁中有两个方面的作用：一是促进碳化物的形成，改变碳化物的结构、性能和形态；二是固溶于奥氏体，改变奥氏体的相变性质。人们利用铬在这两方面的作用，获得了各种预期的金属组织和性能，满足抗磨零件的技术要求。为了使铬充分发挥作用，高铬耐磨铸铁一般都需要较高的含碳量(2％以上)和很高的含铬量(约11％-30％)，同时，还需要加入1.5％---4％锰以及其它合金元素等。

由于高铬耐磨铸铁含有大量的铬、碳，在常规热处理范围内，铬原子的扩散激活能较高，因此高铬铸铁内部各处的成分很难达到理想的均匀程度，同一铸件的不同点处实际是成分各异的高铬铸铁，在其凝固过程中，必然按照各自化学成分的规律完成其组织转变，最终无法满足设计所要求的组织与性能，即无法得到全部奥氏体组织以及所对应的性能。

由高铬耐磨铸铁制成的零件品种繁多，体积、形状、结构等要素相差悬殊，同一铸件的不同部位在铸造时所经历的工艺过程相差很大，这将导致不同部位产生不同的组织转变，除了产生相应得组织应力和热应力外，同时还产生了不利的组织及物相。

生产实际中所用的高铬耐磨铸铁的成分大多数都处在近共晶点附近的亚共晶成分，由于上述原因，在铸造工艺过程中，铸件凝固组织中一般都会出现初生奥氏体和共晶组织。由高铬铸铁相图可知，早期生成的初生奥氏体与随后生成的初生奥氏体以及共晶奥氏体，其含碳、铬量有较大的差别。这对奥氏体的转变性质将会产生以下影响：含碳、铬较低的奥氏体在冷却过程中将转变成马氏体进而产生组织应力，降低材料的韧性；另外，在共晶组织形成过程中，共晶奥氏体与共晶碳化物互相接触、互为条件并相伴而生。经研究发现，在与碳化物为邻的奥氏体内，与碳化物接触的奥氏体表面的含碳、铬量急剧减少，远离此表面的奥氏体的铬、碳含量急剧增加，由于这一成分分布特点，铸件在随后的冷却过程中，在一定厚度范围的奥氏体表面上将发生奥氏体向马氏体的转变，而发生这一转变的区域不可避免的产生组织应力并导致脆性。

上述所说的这些现象属于高铬耐磨铸铁精细组织范畴，以往在生产中难以觉察或者被忽略。上述成分分布与精细组织结构的关系，导致材料脆性增加、强度降低，浪费了宝贵的材料性能潜力。

高铬奥氏体耐磨铸铁具有较高韧性这一特点，是因为其具有奥氏体组织来保证的。然而，在实际生产中，由于上述种种原因，高铬奥氏体耐磨铸铁的精细组织中很难避免地生成一些脆性组织(马氏体)及其组织应力。由于这种精细组织在以往生产中难以觉察或被忽略，所以，没有施以相应的工艺加以处理，导致材料潜在能力无法发挥，浪费了宝贵的材料力学性能潜力。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种能够释放掉组织应力，提高材料的韧性及强度的高铬奥氏体耐磨铸铁强韧化工艺。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：一种高铬奥氏体耐磨铸铁强韧化工艺，包括选材、熔炼、铸造和清理表面，在铸造步骤之后，采用回火步骤，回火温度为200-450摄氏度、保温1-3小时。

本发明中选材、熔炼、铸造和清理表面均为常规步骤，不再详述。传统高铬奥氏体耐磨铸铁在铸造之后，奥氏体与碳化物界面处奥氏体一侧很窄范围内碳、铬含量的急剧降低，使马氏体转变点大副升高，导致这一区域内的奥氏体在冷却过程中转变成马氏体这一现象，因为马氏体硬度高、脆性大；同时，奥氏体向马氏体的转变产生了组织应力，因此，材料的脆性增加，大大降低了材料的使用寿命。本发明采用200-450摄氏度、保温1-3小时的回火工艺，可使马氏体变成回火马氏体，同时可释放掉组织应力，实验证明，材料的韧性及强度可以提高30％，深度挖掘了材料的性能潜力，用很低的成本获取了很高的材料性能。

具体实施方式

实施例1：包括选材、熔炼、铸造和清理表面常规步骤，其中，在铸造步骤之后，采用温度为200摄氏度、保温1小时的回火步骤。

实施例2：与实施例1不同的是，在铸造步骤之后，采用温度为300摄氏度、保温2小时的回火步骤。

实施例3：与实施例1不同的是，在铸造步骤之后，采用温度为400摄氏度、保温2.5小时的回火步骤。

实施例4：与实施例1不同的是，在铸造步骤之后，采用温度为450摄氏度、保温3小时的回火步骤。