[发明专利]低铬硼多元合金耐磨铸铁

说明书

本发明涉及一种耐磨铸铁，特别是一种低铬硼多元合金耐磨铸铁。

目前，仅我国的机械制造、矿山和水泥等行业每年耗费的金属耐磨材料就超过上面万吨。而这些耐磨金属材料又以黑色金属材料占绝大多数，如常用的高锰钢和高铬系耐磨铸铁等，在一定的使用条件下，高锰钢的耐磨性是较差的，因而使得应用范围受到限制。高铬系耐磨铸铁虽然耐磨性较好，可是由于我国的铬资源较缺，故使其生产成本较高而限制了该产品在更大领域的推广使用。

本发明的目的是提供一种生产成本低而又具有良好耐磨性和韧性的低铬硼多元合金耐磨铸铁。

本发明所提出的低铬硼多元合金耐磨铸铁的化学成分（重量%）为：

C    1.75-3.0，Cr    1.5-4.0，

B    0.07-0.40，Mo    0.2-1.0，

Cu    0.8-1.3，Mn    0.4-0.8，

Si    0.4-1.2，P    ≤0.08，

S    ≤0.08，    RE    0.01-0.05，

余量为Fe。

本发明充分利用了我国硼铁矿贮量大，资源丰富，而冶炼分离硼铁矿的产品-含硼生铁用途小的矛盾。用含硼生铁做该铸铁的主要生产原料。这样不仅使含硼资源得到进一步地利用，还有效地降低了高铬系耐磨铸铁中的铬含量。其综合性能远远超出高锰钢，相当或略高于高铬系耐磨铸铁，而其生产成本仅相当于高锰钢，并且还不到高铬系耐磨铸铁的一半。

下面结合实施例详细叙述本发明化学成分的选择依据及熔炼热处理工艺。

化学成份的选择依据是：

（1）碳：C是碳化物的形成元素。而在耐（抗）磨铸铁中，碳化物的组成、形态、分布及数量是决定其性能的关键因素。在亚共晶范围内，随含碳量增加，产生碳化物的数量相应增加，硬度和耐磨性提高，同时脆性增加，韧性下降。根据试验表明：碳量过高会出现粗片状碳化物，韧性反而会下降，而含碳量过低金属中的碳化物减少，对铸铁的耐磨性有不利的影响。

（2）铬：Cr是强化形成碳化物元素。它可以取代部分铁原子形成复合渗碳体及复杂化合物。而铬含量太高造成大量碳化物出现，虽然提高了金属的硬度和耐磨性，但韧性却大幅度下降。经大量的试验和反复比较证明，铬控制在1、5～4、0%较为适宜，这既兼顾了耐磨铸铁的综合机械性能，又有效地减少了铬的加入量，达到降低成本的目的。

（3）硼：B在铸铁中是反石墨化元素。它可以使Fe-C-Cr三元素共晶态左移。它在奥氏体中的最大固溶度是0.018%，其余硼进入碳化物而形成硼碳化物。硼能显著提高金属材料的淬透性，使铸铁出现细珠光体或马氏体。随含硼量增加，硼碳化物结构将变复杂，数量也增加，其宏观硬度和硼碳化物的显微硬度也随之提高，韧性却下降。经大量的试验表明：该铸铁中的硼含量若低于0.07%，其耐磨性差，若高于0.40%时，铸铁的韧性明显降低，脆性增加。

（4）钼：Mo是显著提高淬透性的元素，既可固溶于铁素体或奥氏体，又可形成碳化物及复杂的多元碳化物。钼分布在共晶碳化物和基体间，能细化碳化物和晶粒。因此，加钼能提高铸铁的综合机械性能。

（5）铜：Cu在铁素体中的作用与镍相似，用以提高其淬透性、韧性和细化晶粒。

（6）锰：Mn既能形成碳化物，又能溶于基体、锰能稳定珠光体，增加残余奥氏体。锰高虽然碳化物增多，但脆性增大。锰量控制在0.4～0.8%较为适宜。

（7）硅：Si在铸铁中是促进石墨化元素，有减少白口的倾向。硅能改善铸铁的铸造性能。硅影响韧性，硅高会导致脆性增加。硅控制在0.40～1.2%间较合适。

（8）磷、硫：P和S是随炉料或合金化过程中混入的有害杂质。应以越低越好。

（9）RE残余量：稀土在本铸铁中是以变质剂加入的，目的在于使铸铁中的连续网状碳化物变为断网状。RE残余量过低则起不到变质作用，过高又会生成稀土夹杂物，降低了铸铁的韧性。

本发明的工艺流程为：配料-熔炼-调整成分-加变质剂-出炉-浇注-热处理。