[发明专利]一种高耐磨性含碳化物奥铁体球墨铸铁及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐磨性含碳化物奥铁体球墨铸铁及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。为了提供一种既具有良好的硬度又具有良好韧性的高耐磨性含碳化物奥铁体球墨铸铁，本发明改进了含碳化物奥铁体球墨铸铁的配方，即其元素组成按质量百分比计为：C：3.50～3.90％、Si：2.90～3.50％、Mn：1.30～1.70％、P＜0.08％、S：＜0.012％、RE：0.01～0.04％、Mg：0.025～0.04％、Cr：0.08～0.18％、V：0.17～0.32％、Ti：0.08～0.18％、Cu：0.30～0.40％、B：0.001～0.006％，余量为Fe，RE为稀土金属，优选Y。表面硬度可达HRC62以上，而冲击韧性是铬系磨球的2—3倍以上，具有优良的综合性能，在使用中不破碎、不失圆，磨耗仅占吨耗200克左右。在冶金矿山机械、煤矿机械、水泥行业、工程机械、发电行业、农业机械等耐磨构件领域中有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于耐磨材料技术领域。

背景技术

我国耐磨件产量300多万吨，除满足国内需求外，国外需求的数量也在逐年增加，以磨球为例：磨球广泛用于选矿、水泥和火力发电，目前国内生产的磨球主要是以铬为主的，高、中、低三种铬球，低铬球由于质量较低，已处在淘汰边缘，高铬球虽然性能较好，但高铬不符合我国国情，一方面我国是贫铬的国家，另一方面大量的高铬磨球原料还会污染地下水，所以采用新材料、新工艺取代高铬材料是目前需要解决的问题。

高性能耐磨材料含碳化物奥铁体球墨铸铁(CADI)的基体组织是以针状铁素体加上富碳奥氏体即奥铁体组织，由于这种材料除基体球铁外，通过增加合金元素，可以大幅度降低铬的元素，又由于加入的合金元素中，可以以各种不同的形状的碳化物形式存在，因此可以保持较好的性能，这为解决上述问题提供了可能。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种既具有良好的硬度又具有良好韧性的高耐磨性含碳化物奥铁体球墨铸铁，其元素组成按质量百分比计为：

C：3.50～3.90％、Si：2.90～3.50％、Mn：1.30～1.70％、P＜0.08％、S：＜0.012％、RE：0.01～0.04％、Mg：0.025～0.04％、Cr：0.08～0.18％、V：0.17～0.32％、Ti：0.08～0.18％、Cu：0.30～0.40％、B：0.001～0.006％，余量为Fe；

1)按照元素组成称取原料，主要原料有铸造球铁，废钢或增碳剂，Cr、V、Ti、Cu和B单质，球化剂，孕育剂；铸造球铁中含C、Si、Mn、P和S，球化剂和孕育剂中含有RE和Mg；

2)依次将上述原料投入中频电炉中加热熔化，得到奥铁体球墨铸铁原铁液，出炉温度为1550℃～1500℃；

3)倒包球化，将熔化的铁水倒入已放球化剂、孕育剂包中，进行球化，再进行浇注成型，冷却后，将工件从模具中倒出后，进行铸件分离，对飞边毛刺严重者应打磨、抛丸处理；

4)热处理；所述热处理的步骤为：

一、预热：将奥铁体球墨铸铁球放入预热炉内，密封加热至500℃～640℃，保温90～150min。

二、加热：球体从预热炉出来，在密封的状态下直接送入到加热炉中，加热至930℃～940℃，保温120～210min。在加热到800℃时添加甲醇和醋酸乙酯；甲醇在该温度下生成保护气氛，醋酸乙酯的加入量根据碳势进行调节，保持碳势值为0.9～1.2；将温度降至800℃～820℃并保温80～150min；

三、油冷等温淬火：将油控制在100℃～120℃，进行淬火处理；送入等温炉中，在150～300℃的温度下，保持2～4小时等温处理。

本发明的有益效果：