[发明专利]一种耐磨高铬铸铁制备方法

说明书

技术领域

本发明为一种高铬铸铁制备方法，特别涉及一种采用悬浮铸造和随流孕育处理耐磨铸造高铬铸铁方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

高铬白口铸铁被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料，随着生产的发展，按铬含量控制范围，通常采用Cr15、Cr20、Cr25三个系列。为满足不同工况要求，除调整含碳量外，还辅以其它合金元素，如镍、钨、钼等，形成多元合金高铬铸铁。为了提高高铬铸铁性能，中国发明专利CN102220541A公开了一种含有SiC粉体的高铬铸铁、该铸铁的制备方法和用该种铸铁材料制造耐磨铸件的方法，采用的技术方案是：一种含SiC粉体的高铬铸铁，其特征在于：所述SiC粉体为99.9%SiC，平均粒度为20-40纳米，SiC粉体占所述高铬铸铁总重量的3-6%，所述高铬铸铁还包括3.1-3.9%C，18-22%Cr，0.5-1.0%Si，0.6-1.6%Mo，0.6-1.2%Mn，0.1-0.4%Ni，0.04-0.09%V，0.011-0.031%S，0.018-0.030%P。有益效果在于：1）SiC粉体大大提高铸件的耐磨性。2）利用SiC粉体来增强高铬铸铁材料，可形成耐高冲击摩擦磨损的高铬铸铁耐磨抛丸器叶片。因此，利用SiC纳米粉体既可以改变高铬铸铁晶体生长形貌，改变马氏体的生长形态，大大提高材料的硬度；又可以提高材料高温下的摩擦磨损性能，明显起到抵抗高温摩擦磨损的作用。中国发明专利CN101012526还公开了一种稀土多元微合金化高铬铸铁及其用途。它解决了目前国内挤压辊用钢的耐磨性和使用寿命不理想，不能满足生产需要，而进口设备成本过高等问题，具有较高的热硬性、热强度、热疲劳强度、耐磨性和使用寿命明显提高，机械加工性能良好等优点，可满足挤压辊的需要。该铸铁的化学成分按重量份计含有，碳1.0-3.5份，铬8.0-26.0份，镍0.5-4.5份，钼0.15-2.0份，铜0.5-2.0份，铝0.05-2.0份，钒0.03-0.3份，稀土0.005-0.20份，硅≤0.5份，锰≤0.7份，硫≤0.05份，磷≤0.05份，余量为铁。中国发明专利CN102212740A还公开了含VN、TiN粉体高铬铸铁、该铸铁制备方法和耐磨件，采用的技术方案是：一种含VN、TiN粉体高铬铸铁，其特征在于：所述VN、TiN粉体是纯度为99.5%的VN和纯度为99.3%的TiN，所述粉体占高铬铸铁重量百分数是2-4%的VN和2-4%的TiN，所述高铬铸铁还包括3.1-3.9%C，18-22%Cr，0.5-1.0%Si，0.6-1.6%Mo，0.6-1.2%Mn，0.1-0.4%Ni，0.04-0.09%V，0.011-0.031%S，0.018-0.030%P、余量为铁的基体材料。有益效果在于：该发明的有益效果在于：VN和TiN粉体可作为高铬铸铁金属液基体和碳化物凝固的形核核心，大大提高铸件的耐磨性；利用VN和TiN粉体来增强高铬铸铁材料，可形成耐高冲击摩擦磨损高铬铸铁耐磨抛丸器叶片；VN和TiN粉体采用炉内加入法，一方面加入的纳米颗粒起到了强化作用，另一方面在炉内加入的是氩气，保护了金属液。中国发明专利CN1769508还公开了一种过共晶高铬铸铁及其制造方法，过共晶高铬铸铁的主要成分为：C：3.5～4.5％，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％，余量为铁。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。用过共晶高铬铸铁制造的渣浆泵过流件，生产工艺简便、成本低，铸造性好，具有优良的耐磨性和高的使用寿命。中国发明专利CN101173340还公开了一种铸态高碳高铬铸铁及其制备方法，高碳高铬铸铁化学组成成分是(重量％)：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，且5.0≤铬碳比(Cr/C)≤5.6。该发明铸态高碳高铬铸铁可电炉生产，铸铁出炉温度1440-1480℃，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，铁水浇铸温度为1350-1380℃。该发明高碳高铬铸铁在200-280℃下进行去应力退火处理后可直接使用，不需要高温热处理，能耗低，生产周期短，且铸造性能好，还具有高硬度和优异的耐磨性。中国发明专利CN101580913还公开了高铬铸铁复合孕育剂及其制备方法和应用涉及含铬的铸铁合金，该高铬铸铁复合孕育剂是一种纳米晶的稀土硅铁+硼铁的高铬铸铁复合孕育剂，由Fe-Ce-Si-Ca中间合金和Fe-B中间合金组成，其重量比为Fe-Ce-Si-Ca中间合金：Fe-B中间合金＝1：0.07～0.13，该孕育剂的纳米晶晶粒小于100nm，是由商购稀土硅铁+商购硼铁为原料进行熔体快淬处理而得到的薄片状孕育剂，用它对工程机械用高铬铸铁耐磨件的高铬铸铁合金组织进行晶粒和组织细化处理，处理方法是金属熔融铸造法，克服了现有高铬铸铁合金铸造技术的铸造缺陷，基体晶粒和渗碳体相得以显著细化，从而明显地提高了高铬铸铁合金的综合力学性能。中国发明专利CN101503013还公开了一种高铬铸铁复合耐磨材料由基层、过渡层、耐磨层构成，所述基层为低碳钢；过渡层为铜合金；耐磨层为高铬铸铁，其生产工艺为：依次将截面积相同、厚度不同的基层、过渡层、耐磨层叠置于保护气氛炉中加热至1100～1300℃，保温，控制冷却至100℃出炉；然后将所得物料加热至800～1050℃，淬火后低温回火。该发明生产工艺简单，结构设计合理，通过高硬层、过渡层、高韧层的不同层厚组合及相应的高温扩散、热处理工艺处理，实现耐磨材料高硬度、良好的耐磨性及韧性的有机结合，可广泛使用于矿山、水泥、制砖、电力、冶金等行业，适用于各种恶劣工况条件下的耐磨要求。中国发明专利CN101892417A还公开了一种铸态使用的过共晶高铬铸铁，该铸态使用的过共晶高铬铸铁的化学组成成分以重量百分比计算为：C：3.5～4.5％，Mn：1.0～3.0％，Cr：16.0～28.0％，Si：0.5～1.5％，Ti：2.1～3.0％，P：≤0.06％，S：≤0.06％，余量为铁。该铸态使用的过共晶高铬铸铁出炉温度1500～1650℃，浇注温度1350～1400℃，贵重金属的含量少，在铸态直接使用，能耗低，生产周期短，且铸造性能好，还具有较高硬度和优良的耐磨性。但是目前所开发成功的各种高铬耐磨铸铁普遍存在脆性大，贵重合金元素加入量多，生产成本高等不足。