[发明专利]一种高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金

说明书

技术领域

本发明为一种高温抗磨合金及其制备方法，特别涉及一种高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金及其制备方法，属于铸造技术领域。

背景技术

高温磨损是一种严酷的磨损工况，对材料要求极高，不仅要求高硬度，还要有良好的抗氧化性以及基体抗高温软化能力，普通材料难以满足要求。为了提高材料的抗高温磨损能力，中国发明专利CN102851569A公开了一种耐高温抗磨白口铸铁件及生产方法，用于解决白口铸铁的硬度问题。其特别之处是，所述白口铸铁件的化学成分按照质量分数百分比计为：C3.0-3.5%；Cr30-36%；Mo1.8-2.5%；Si≤1%；Ni1.0-2.0%；Mn1.05-1.5%；B0.5-1.0%；P≤0.10%;S≤0.08%，余量为Fe，所述白口铸铁的铬碳比值需满足Cr/C=8.5-12。该发明方法包括熔炼、浇注、保温冷却。该发明铸铁件铸态保温慢冷状态硬度：HRC≥61；淬火回火后硬度：HRC≥66，在700℃温度下仍可以保持硬度HRC≥61，其耐腐蚀性也优于现有白口铸铁件，特别适合用作高温条件下工作的耐磨工件。中国发明专利CN101037762还公开了一种高温抗磨合金，该发明的目的是提供一种高温抗磨合金，其高温抗磨性能好，使用寿命长。该发明的技术方案是，一种高温抗磨合金，各成分及其重量百分比为：C为0.13-0.28％、Si为0.5-2.2％、Mn为0.7-1.6％、P为≤0.04％、S为≤0.03％、Cr为21-25％、Ni为6-8％、Mo为0.8-1.2％、V为0.4-0.7％、N为0.15-0.3％、Re为0.6-0.8％、余量为Fe。该发明用于窑口护铁和中心筒。中国发明专利CN1908219还公开了一种耐高温抗磨抗氧化合金钢及其制备方法，该发明是由N、C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、V、W、Co组成，该材料配比的化学成分按重量百分比计含有：1～3%N,0.1～0.3%C,28～30%Cr,10～12%Ni,1.6～1.8%Mo,3～5%W,0.4～0.5%V,0.2～0.5%Co。长期在1300℃高温环境下，抗弯曲强度高，无高温蠕变现象，高温强度不变；流动介质为20％的石英砂、云石，80％的煤在25.4米/秒流速及1100～1200℃的温度下，每100小时磨损率为0.002毫米；长期在SO₂或高含量O₂气氛下，由于氮的加入在材料表面不断形成氮化层，因此防止了金属的晶间腐蚀；可焊性好。采用该发明上述比例，冶炼制成。该产品具有较强的耐高温、抗磨、抗氧化性能，广泛应用于电力、水泥、石化、航天、航空多个领域。中国发明专利CN1603446还公开了一种碳化物强化镍铝基复合高温抗磨材料。该发明属于Ni₃Al基复合高温抗磨材料的制备领域。更适用于采用碳化物来强化Ni₃Al基的复合型抗高温氧化和抗磨损的合金材料。组成该材料的特征在于高温抗磨材料的成分重量％为：Al6-14％；Fe1-15％；B0.01-0.1％；碳化物15-35％；余量为Ni。采用该发明高温抗磨材料与现有技术的Stellite合金相比较具有材料成本低，而且在高温下使用具有良好的抗磨性和抗氧化性能等特点，其使用温度要比Stellite合金高200℃左右。

但是，上述高温抗磨材料中含有价格昂贵的镍、钼、钨等合金元素，生产成本高，市场竞争力差。

发明内容

本发明针对市场上现有高温抗磨材料中存在的上述问题，以廉价的铬、硼、铝为主要合金元素，开发一种高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金，为了进一步提高Fe-Cr-B-Al的性能，还加入了稀土、氮、硅、钙、钡等元素。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

本发明高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金由质量分数40～45%的1Cr13不锈钢废料、12～15%的硼铁、8～10%的碳素铬铁、6～8%的氮化铬铁、4～5%的金属铝、0.5～0.8%的稀土硅铁合金、0.5～0.8%的硅钙钡合金和20～24%的Q235废钢冶炼而成。

本发明高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金用电炉熔炼，其制造工艺步骤是：

①采用质量分数40～45%的1Cr13不锈钢废料、12～15%的硼铁、8～10%的碳素铬铁、6～8%的氮化铬铁、4～5%的金属铝、0.5～0.8%的稀土硅铁合金、0.5～0.8%的硅钙钡合金和20～24%的Q235废钢配料。