[发明专利]一种25％Cr高铬铸铁的变温烧结工艺及其产品

说明书

本发明提供一种高铬铸铁的变温烧结工艺，属于金属材料粉末冶金领域，包括：(1)雾化制粉；(2)模压制坯：往预合金粉末中加入成型剂，压制后得到压坯；(3)变温烧结：将压坯进行变温烧结，上限烧结温度为1250～1280℃，保温时间为10～30min，之后再迅速降温至下限烧结温度1220～1245℃，保温时间为30～90min，得到烧结样坯；(4)控温冷却：将烧结样坯进行控温冷却，随后炉冷或者立即室温空冷。本发明通过预合金雾化制粉‑模压制坯‑变温烧结‑控温冷却工艺，大大缩短了制备时间，降低操作难度，在获得形貌简单、小尺寸、分布均匀的碳化物后，使得高铬铸铁冲击韧性得到提高的同时，合金的抗弯强度也得到了极大的提高，大大提升了高铬铸铁合金抗冲击耐磨性能。

技术领域

本发明属于金属材料粉末冶金领域，涉及一种25％Cr高铬铸铁的变温烧结工艺及其产品。

背景技术

高铬铸铁是Fe-C-Cr系合金中一类重要的高强耐磨、抗腐蚀结构材料，是继普通白口铸铁、镍硬铸铁后的第三代耐磨铸铁，具备优良的强韧性、抗磨性和抗腐蚀性，但其铸造废品率高和成形性差，目前，工业上最常采用变质铸造方法生产高铬铸铁。

变质铸造方法可以通过在熔液的固液界面上创造大量高温异质相，提高形核率，抑制过度取向生长。目前用于高铬铸铁变质铸造的工艺步骤包括：孕育剂添加处理，浇注前添加变质剂，铸件热处理。该工艺改善了高铬铸铁碳化物及基体的类型、形貌和尺寸大小，提高了高铬铸铁的强韧性和耐磨性能。变质铸造工艺的核心理念就是通过添加异质形核点以提高形核率，后续热处理弥散析出、改善碳化物形貌。但是，变质铸造工艺需要加入变质剂，会引入杂质，同时需要长时间的高温熔融处理，加上后续热处理工艺，工艺周期长达48h，能耗巨大，不能连续生产，因此，开发一种新型高铬铸铁铸造工艺具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种操作简单、工艺周期短、易于实现工业化生产的高铬铸铁的变温烧结工艺，以进一步改善高铬铸铁冲击韧性和耐磨性能。

本发明提供一种25％Cr高铬铸铁的变温烧结工艺，包括以下步骤：

(1)雾化制粉：按设计的高铬铸铁进行混料，充分熔融水雾化制得预合金粉末；

(2)模压制坯：往步骤(1)所得预合金粉末中加入成型剂，压制后得到压坯；

(3)变温烧结：将步骤(2)所得压坯进行变温烧结，第一段烧结温度为1250～1280℃，保温时间为10～30min，之后再迅速降温至第二段烧结温度1220～1245℃，保温时间为30～90min，得到烧结样坯；

(4)控温冷却：将步骤(3)所得烧结样坯进行控温冷却，随后炉冷或者立即室温空冷，即得过共晶高铬耐磨铸铁。

优选的，步骤(2)中，所述成型剂为丁苯橡胶(SG)，成型剂的添加量为0.8～1.5wt％。

更优选的，所述成型剂的添加量为1.0～1.2wt％。

优选的，步骤(2)中，压制方式为单向钢模压制，压制压力为200～300MPa，保压时间为60s。

优选的，步骤(3)中，第一段烧结温度1260～1275℃，保温时间15～25min，第二段烧结温度为1230～1245℃，保温时间50～70min。

更优选的，步骤(3)中，第一段烧结温度1265～1275℃，保温时间15～20min，第二段烧结温度为1235～1245℃，保温时间60～70min。

优选的，步骤(4)中，所述控温冷却的条件为：降至温度为400～600℃，冷却速度为1～10℃/min。

更优选的，降至温度为450～500℃，冷却速度≥3℃/min。

进一步，冷却速度为4～8℃/min。