[发明专利]磷铜铬钛系耐磨铸铁

说明书

本发明属于金属材料领域中磷系列耐磨铸铁新材料。可用于铸造耐磨的机械零件件如齿轮、凸轮等。

灰铸铁的机械性能虽好，但耐磨性差，采用高磷（P%＝0.5～0.7%）的铸铁，磷共晶以坚硬的骨架存在于较软的金属基体上，因而提高了铸铁的耐磨性，但磷共晶性脆，它只适合形状不复杂，承担静载荷和受压情况下工作的零件。

为了克服高磷铸铁的“脆、裂、松”的弱点，又保持其耐磨性，又出现了一种磷、铜、钛新型耐磨材料，在机械工业出版、洛阳市科学技术协会编的《铸铁熔制》（书号15033、5484）一书第五章第一节中有记载，其化学成份如下：

C%    Si%    Mn%    P%    S%    Cu%    Ti%

2.9    1.2    0.5    0.35    ≤0.12    0.6    0.09

～3.2    ～1.7    ～0.9    ～0.6    ～1.0    ～0.15

这种合金铸铁保持了高磷铸铁的耐磨性，且提高千机械能能，因而在机床上得到广泛的应用，但该合金铸铁有下列三个缺点：

1、为了获得良好的机械性能，必须保持低碳当量（C_E＝3.5～4），因而其含硅量低，当Si＜1.6%时，铸小工件时数易出现白口。

2、为保持其耐磨性，不能降低含磷量，且碳当量低，扩大了凝固区、工件易出现疏松缺陷。

3、P-Cu-Ti合金铸铁对原材料的要求较高、要选用高质的原生铁，配料时还须加入25～40%的废钢量，以保证组织致密，提高的原生铁，配料时还须加入25～40%的废钢量，以保证组织致密，提高机械性能。

本发明的目的是找到一种既具有高的耐磨性又有好的机械性能，还能克服P-Cn-Ti合金铸铁缺点的新材质，其化学成份如下：

C%    Si%    Mn%    P%    S%    Cu%    Ti%    Cr%

2.7    1.71    0.5    0.22    ≤0.1    0.6    0.08    0.25

～3.6    ～2.5    ～1.1    ～0.34    ～1.0    ～0.15    ～0.6

本发明在P-Cu-Ti合金材质基础上加入了合金元素Cr，它能改变铸铁的组织，使珠光体细化，石墨大小均匀，当Cr与Cu、Ti同时存在时，还会使Cu的细化组织作用更明显。铬与铁能形成连续固溶体，提高了基体的强度，而铬能与碳形成多种碳化物，其与碳的亲和力大于Mn、Fe、它能取代铁形成复合渗碳体（Fecr）₃C，硬度比Fe₃C高，形成的复杂碳化物（Cr·Fe）₇C₃，（Cr·Fe）₂₃·C₆能大大提高铸铁的耐磨性。

本发明有以下几个优点：

1、由于Cr、Cu对组织的细化作用，及Ti对铁水的净化作用，使本发明的铸铁组织致密，具有较高的硬度（HB215～HB285），其耐磨性比P-Cu-Ti铸铁高一倍左右。

2、由于加入了铬，使铸铁的组织致密，抗氧性增加，因而零件加工后表面光洁度可提高二级。

3、本发明的材质成份范围宽，当P增至0.6%，Cu增至1.5%，Si增至2.5%时仍可保持良好的机械性能。

4、本发明碳硅当量与共晶成份相近（CE＝3.3～4.5），铁水流动性好，P%低，缩小了凝固区，工件冷却时可得到充分补缩，因而工件出现疏松缺陷的机率少、可降低铸件的废品率。

5、在相同的含碳条件下，出现白口的机率少，产生裂纹的可能性少，因此可用于铸造形状复杂的铸件。

6、本发明熔化工艺简单，熔化设备使用冲天炉或煤粉炉均可，对原生铁和炉料无特殊要求，且可采用常规铸造工艺，便于推广使用。

7、切削性能较好，可用常规刀具加工，加工后光洁度可提高2级，且合金元素总量低，其成本与P-Cu-Ti合金铸铁相近。比HT20-40灰铸铁成本提高不超过50%。而其耐磨性比HT20-40灰铸铁高两倍以上。

实施例：

1987年5月25日，在南宁减速机厂1.5吨卡腰三节炉里进行熔炼，批料重量150Kg，配料比例：原生铁∶回炉铁∶废钢＝50∶30∶20。

每批料中各种配料数量：

名称    版号    重量（kg）    名称    牌号    重量（Kg）