[发明专利]一种高温状态下具备高硬度的白口铸铁及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于铁碳合金技术领域，涉及一种白口铸铁，特别是涉及一种高温状态下具备高硬度的白口铸铁及其制造方法。

背景技术

碳以渗碳体形态存在的铸铁，其断面为灰白色。是一种良好抗磨材料，在磨料磨损条件下工作。白口铸铁包括普通白口铸铁、低合金白口铸铁、中合金白口铸铁，高合金白口铸铁。

普通白口铸铁中国早在春秋时代就制成了抗磨性良好的白口铸铁，用作一些抗磨零件。这种铸铁具有高碳低硅的特点，有较高的硬度，但很脆，适用于制造冲击载荷小的零件，一般用在犁铧、磨片、导板等方面。生产中常采用热处理的方法来改善其性能，扩大它的应用范围。碳对于普通白口铸铁的耐磨性能起最重要的作用，含碳量愈高，则形成的渗碳体愈多，构成大量的莱氏体，因而硬度愈高，耐磨性也就愈好。但含碳量高，韧性则下降。现有白口铸铁材料尽管可以达到较高的硬度，但仍然不能满足现实工业中某些需要在高温状态下具有更高硬度、更长寿命要求的耐磨铸件：如温度大于400℃、在特殊恶劣环境中工作的自动加热装备中炉门门轴的高温耐磨套、喷油嘴、树脂砂高速连续混砂机的耐酸耐磨叶片、破碎机中的格栅板、树脂砂再生机中的耐磨环、抛丸机的叶片、护板、护套、垂直分型造型线中的型腔底板等零件。

发明内容

本发明针对普通白口铸铁在高温使用过程中出现硬度低、耐磨性差等不足，提出一种高温状态下具备高硬度的白口铸铁及其制造方法，其白口铸铁的组分更为合理、工作寿命更长，制造更为容易，能大大提升白口铸铁的力学性能，能满足高温、高硬度及高耐磨性等使用需求。

本发明的技术方案是：一种高温状态下具备高硬度的白口铸铁，其特征在于：所述白口铸铁按质量百分含量计的化学成分如下：C 3.6～4.2% 、Cr 20～28% 、Mo 0.5～1.7%、Si ≤0.08% 、Ni 0.05～0.2%、Mn 0.07～1.02% 、B 1.0～1.2% 、P ≤0.08%、S ≤0.06%，余量为Fe。

一种高温状态下具备高硬度的白口铸铁的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)熔炼工序中将废钢和生铁溶化后，按照化学成分配比加入预热到200℃的钼铁、镍铁、高碳铬铁、微碳铬铁；

(2)完全熔化后加入中碳硼铁，然后加入锰硅脱氧，取样调整成分至要求，铁水1500～1530℃进入浇注工序；

(3)浇注工序中，铸件浇注后立即采用保温冷却，防止铸件产生裂纹；

(4)保温冷却采用温度≥40℃热砂子将白口铸铁件全部严密覆盖，砂子外部再扣上铁桶, 铁桶下部用砂子封严，保温，至白口铸铁件冷却；

(5)保温冷却将白口铸铁件置放到保温炉中，炉温保持500～700℃，保温时间1-3 小时，打开炉门冷却至室温；

(6)所述白口铸铁件进行淬火及回火热处理，淬火加热温度1000～1080℃，空冷；回火加热温度为200℃。

本发明的有益效果为：本发明提出的一种高温状态下具备高硬度的白口铸铁及其制造方法，组分新颖，制作过程合理清晰，提供了耐高温抗磨白口铸铁件的化学成分配比，铬元素可以改变共晶碳化物类型，改善碳化物的形态，提高铸件的硬度和耐磨性；在白口铸铁件中添加了硼元素，硼元素进入碳化物，形成硬度较高的化合物，从而增强基体对碳化物的支撑作用，也稳定了铸件的高温硬度和耐磨性；添加镍元素、钼元素，镍元素为了抵消高碳和硼对铸件韧性的影响，降低铸件的裂纹趋势；钼元素可以强化基体，提高铸件的淬透性。在工艺上采取了浇注后保温冷却，以防止由于高碳和硼元素对白口铸铁件产生热裂趋势。上述特点使本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。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明：

一种高温状态下具备高硬度的白口铸铁，白口铸铁按质量百分含量计的化学成分如下：C 3.6～4.2% 、Cr 20～28% 、Mo 0.5～1.7%、Si ≤0.08% 、Ni 0.05～0.2%、Mn 0.07～1.02% 、B 1.0～1.2% 、P ≤0.08%、S ≤0.06%，余量为Fe。

一种高温状态下具备高硬度的白口铸铁的制造方法，包括以下步骤：

(1)熔炼工序中将废钢和生铁溶化后，按照化学成分配比加入预热到200℃的钼铁、镍铁、高碳铬铁、微碳铬铁；