[发明专利]一种亚共晶高铬白口铸铁及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高铬白口铸铁技术，特别是一种适用于制备具有冲击磨损磨料的抗磨损件的亚共晶高铬白口铸铁及其制备方法。

背景技术

高铬白口铸铁是一类应用非常广泛的重要耐磨材料，由于其组织中大量存在的高硬度M7C3型碳化物而具有优良的耐磨性，同时该碳化物呈杆状分布而较其它白口铸铁的韧性有所改善。高铬白口铸铁中大量存在的含铬的硬质相M7C3型碳化物有力提高了材料的磨损抗力。因此广泛用于磷化工、有色冶炼、水泥、火力发电、矿山的耐磨件。（如破碎机板锤、锤头、鳄板、球磨机衬板等）

在高铬白口铸铁中，碳化物数量的增加对抗磨损能力具有重要的影响。但碳化物数量提高到一定程度，将会出现粗大的初生碳化物，导致高铬白口铸铁的韧性急剧下降。

目前铬系铸铁已取代了一些耐磨锻钢、中锰球铁和低合金钢等材质的耐磨件，在矿山、建材、冶金、火力发电等行业得到应用，成为国内外公认的、较好的抗磨材料。高铬铸铁是特别受到重视的一种抗磨材料，早在1917年就出现了高铬铸铁专利，它一般指含铬量在12％～28％范围内的合金白口铸铁，含碳量在2.4％～3.6％之间。高铬铸铁的特点是共晶碳化物为六角形杆状及曲面板条状的(Cr，Fe)7C3型碳化物，呈断网状分布，显微硬度高达HV1300－1800，而且韧性和耐磨性也较高。高硬度的不连续碳化物要与硬的基体相配合才能表现出高的耐磨性。

发明专利CN1769508A公布了一种低成本高耐磨的过共晶高铬白口铸铁及其制备方法，其主要成分为C：3.5-4.05%，Mn：1.0-3.0%，Cr：17-30%，Si：0.5-1.5%，Cu：1.0-2.0%，P≤0.06%，S≤0.06%，Ni≤1%，其余为铁。其制备方法是采用二次孕育变质处理的方法细化初生碳化物，包内孕育剂的中间合金含有的TiN、NbN等颗粒作为促进初生碳化物形核的基体，增加初生碳化物的形核数量。稀土、镁和钾等富集在初生碳化物的表面，使其细化、团球化。随流孕育剂的作用是大大加快合金的凝固，使初生碳化物来不及长大，从而达到细化初生碳化物的目的。该发明通过预加含TiN、NbN等颗粒的中间合金在包内孕育，作为初生碳化物是异质形核基底。该发明中TiN、NbN等颗粒在铁水中易团聚，分布均匀性差，使碳化物的形态和分布均匀性较差，导致铸件性能波动较大。

发明专利CN01173340A公开了一种铸态高铬白口铸铁及其制备方法。高碳高铬铸铁化学组成成分是（质量分数）：4.5-5.5C，22.5-30.8Cr，3.0-5.0V，0.7-1.2Mn，0.2-0.5Nb，0.5-1.0Ti，0.08-0.20Mg，0.05-0.20Na，0.05-0.20RE，Si＜1.0，其余为Fe和不可避免的微量杂质。铸态高碳高铬铸铁在出炉时用钒铁颗粒孕育，并用稀土镁合金和钠盐进行复合变质处理，在200-280℃下进行去应力退火处理后可直接使用。该发明虽然不需要淬火处理，能耗低，生产周期短，但是由于加入价格较贵的Nb、Ti、V合金元素使产成本同样会增加。

专利W08404760-A1和EP147422-A1公开了一种耐磨铸造过共晶高铬白口铸铁，其主要成分（Wt%）为：C＞4.0；Cr25-45；Mn0-15；MO0-10；Ni0-10；B0-2；Ti、V、W、Ta和Nb至少加入一种，每一种元素加入量＜5.0且Ti、V、W、Ta和Nb的总量小于15.0%。这种合金采用低温浇注，浇注温度不超过液相线温度100℃。由于这种材质需要较低的浇注温度，在浇注薄壁、复杂件时成形困难。

张山纲等人发表《高铬白口铸铁材料及其应用》的论文主要内容为：在低温浇注的条件下，通过在铁液中加入一种细化剂（没有提供细化剂的成分）和1%左右的0.2mm-0.3mm合金铁丸，虽然达到了使过共晶合金（4.0-6.0C--—30.0-40.0Cr）中初生碳化物细化的效果，但是由于采用低温浇注的方法，使铸件易产生冷隔等缺陷，成品率较低，质量不稳定。另外由于加入了2-3%左右的钼以及铬含量太高，原材料成本增加，约为KMTBCr26成本的3倍以上。