[发明专利]一种耐磨合金铸铁改性铸铁材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于合金铸铁材料技术领域，特别是涉及一种耐磨合金铸铁改性铸铁材料及其制造方法。

背景技术

国外耐磨材料的生产和应用经过了多年研究与发展的高峰期，现已趋于稳定，并有自己的系列产品和国家标准、企业标准。经历了从高锰钢、普通白口铸铁、镍硬铸铁到高铬铸铁的几个阶段，目前已发展为耐磨钢和耐磨铸铁两大类。

耐磨钢除了传统的奥氏体锰钢及改性高锰钢、中锰钢以外，根据其含量的不同可分为中碳、中高碳、高碳合金耐磨钢；根据合金元素的含量又可分为低合金、中合金及高合金耐磨钢；根据组织的不同还可分为奥氏体、贝氏体、马氏体耐磨钢。而耐磨铸铁主要包括低合金白口铸铁和高合金白口铸铁两大类。二者中最具有代表性的是低铬白口铸铁和高铬白口铸铁，而且这两种材料目前在耐磨铸铁中占有主导地位。马氏体或贝氏体、马氏体组织的球墨铸铁在制作小截面耐磨件方面也占有一席之地，中铬铸铁则应用较少。从整体上看，合金白口铸铁的耐磨性优于耐磨铸钢，但后者韧性好，在诸如衬板、耐磨管道等方面有着广泛的应用。

据统计，国内每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上，应用摩擦磨损理论防止和减轻摩擦磨损，每年可节约150亿美元。近年来，针对设备磨损的具体工况和资源情况，研制出多种新型耐磨材料。主要有改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢系列，高、中、低碳耐磨合金钢系列，铬系抗磨白口铸铁系列，锰系、硼系抗磨白口铸铁及马氏体、贝氏体抗磨球墨铸铁，不同方法生产的双金属复合耐磨材料，表面技术处理的耐磨材料等。同时，在耐磨材料生产工艺设备上先后从日本、德国、比利时等国引进数条机械化自动化生产线。在引进基础上结合国情，发展了消失模铸造工艺设备、金属型覆砂工艺设备、挤压造型工艺设备、离心铸造工艺设备等新技术新设备等新型工艺设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨合金铸铁改性铸铁材料及其制造方法，通过采用纳米金属材料进行合金铸铁的改性，提高合金铸铁的的室温和低温力学性能，纳米金属材料使得合金铸铁显著提高了在低温、室温和高温环境下的耐磨损性能、阻尼性能，同时能够提高合金的抗拉强度和屈服强度；并且磨损体积和摩擦因数分别减小。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种耐磨合金铸铁改性铸铁材料，包括它是由合金铸铁和纳米改性材料，纳米改性材料占耐磨合金铸铁改性材料总重量的0.1％～5.55％；所述合金铸铁为Cr-Cu-Al合金铸铁、Cr-Mo-Cu合金铸铁、Cr-Zn-Al合金铸铁、Cr-Zn-Al-Mo合金铸铁、W-Cr-Cu-Al合金铸铁；所述的纳米改性材料为颗粒粒径在0.1-100nm的纳米金属或纳米金属化合物。

进一步地，所述纳米改性材料占耐磨合金铸铁改性材料总重量的3.1％～4.5％。

进一步地，所述纳米改性材料占耐磨合金铸铁改性材料总重量的0.5％～3.0％。

进一步地，所述纳米金属包括钴、镍、铜、锌、银、铂、铑、钛中的一种或两种以及两种以上。

进一步地，所述纳米金属化合物包括NiO、ZnO、氧化钛、五氧化二钒、二氧化锰、三氧化二铁、ZnS、CdS。

一种耐磨合金铸铁改性铸铁材料的制造方法，包括如下步骤：

步骤一，纳米改性材料的制备：在中频感应熔炼炉中制备纳米金属和/或纳米金属化合物；

步骤二，制备时，先于700℃-2000℃熔化合金铸铁；

步骤三，将步骤一和步骤二采用铁模进行浇注混合，混合浇注过程中一直通过超声振动辅助搅拌，混合过程中采用混合气作为保护气；

步骤四，空气冷却后，车除铸件的氧化皮得到改性的耐磨合金铸铁。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过采用纳米金属材料进行合金铸铁的改性，提高合金铸铁的的室温和低温力学性能，而且显著提高了合金的高温力学性能；纳米金属材料使得合金铸铁显著提高了在低温、室温和高温环境下的耐磨损性能、阻尼性能，同时能够提高合金的抗拉强度和屈服强度；并且磨损体积和摩擦因数分别减小。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。