[发明专利]抗磨损腐蚀奥氏体铸铁及制造技术

说明书

本发明抗磨损腐蚀合金及其制造技术属于合金材料及制造工艺。

本发明合金，是一种新型抗磨损腐蚀合金，在工业生产中，盐浆对金属设备如泵、阀、管道等的磨损腐蚀十分严重，国内使用普通铸铁、钨锰抗磨白口铸铁、不锈钢等材料制做的设备抗盐浆腐蚀能力差，试用钛合金、铜合金也未取得理想的抗盐浆腐蚀效果，因为当腐蚀性液体介质中含固体颗粒时，固体粒子对金属设备的冲刷作用会千百倍的加速设备的腐蚀失效。国外解决盐浆磨损腐蚀材料的方法都是采用在盐水中具有很高热力学稳定性的贵重合金，如世界上一些先进工业国家都采用含Ni约70%、Cu约30%的蒙乃尔合金来制造盐浆泵，其抗拉强度大于450N/mm²，屈服强度大于210N/mm²，延伸率32.5%，硬度＞HB120。这种镍铜合金在海水和盐水中具有优异的耐蚀性，且抗冲击性能也好，但蒙乃尔合金价格昂贵，生产工艺性差，熔炼铸造难度大，在我国目前不宜推广应用，国外许多大公司如国际镍公司、西德梅索化学工艺公司等采用较为便宜的奥氏体铸铁，据报导30%Ni，3%Cr的303奥氏体铸铁具有很好的抗盐浆冲蚀的能力。目前国内外关于金属材料在盐浆中的腐蚀机理尚无系统研究。本发明是通过对现有材料在盐浆中的腐蚀机理分析创造了一种以Cr、Ni、Cu、Mo、C、Si为主要合金元素的铁基合金，经检索未发现与本发明相同或相近的现有技术。

本发明的目的是以上述铁基合金取代蒙乃尔合金和奥氏体铸铁，研制出适合我国需要的新型特种铸铁耐盐浆腐蚀材料，成本低，寿命长，解决了抗盐浆腐蚀用材的一个关键问题。

本发明合金不是采用单靠自身的热力学稳定性耐蚀这种传统的选材方法，而是使耐蚀性较好的优异钝化型和较高热稳定性的金属基体上均匀弥散分布有适量的团状，短条状高硬度碳化物，使碳化物间的基体不受固体粒子的直接冲击，从而提高了合金的抗腐蚀性能。

本合金为铁基合金其成分为：

C0.5～3.5%

Cr21～35%

Si0.5～4.2%

Ni4.05～12%

Mn0.5～1.5%

Cu1～6%

Mo0.5～3%

余为Fe。

本发明合金成分Ni、Cu的含量直接影响该合金热力学稳定性，因此，Ni、Cu在合金基体中的含量必须符合下述公式：

Ni%+Cu%≥15%

为了使合金获得在盐浆中最合适的硬度：HRC26～34在成分选择中可参考下列公式：

6.3（C%+1/3Si%）+15.6＝HRC所需硬度

为了提高合金的冲击韧性，除正确选择其化学成分外，还要用本发明配制的变质剂，对合金进行变质处理。

变质剂成分为：

Mg5～8%;

V8～12%;

Ti4～7%;

B1～3%;

Sn0.2～1%;

Mo0.2～1%。

加入方法：冲入法或压入法。

加入量为金属液重量的0.3～1.0%。

本发明的优点是：

抗盐浆腐蚀能力强，其在盐浆泵上使用，耐用性能是18～8不锈钢的20倍以上，是钨锰抗磨白口铁的65倍以上，且优于蒙乃合金，生产成本远低于蒙乃尔合金，该合金在盐水中的钝化性能和抗点蚀能力也优于18～8不锈钢，其抗空穴腐蚀能力是18～8不锈钢的2倍，而其成本与18～8不锈钢相近，仅就制盐业测算采用本发明合金的盐浆泵、阀、管道及易损件，用户可节约此类设备、备件费用90%，节省维修工时费50%，效益显著。

实施例：

本合金采用中频、工频电炉或电弧炉熔化炉料选择材质，成分要按表1要求，P、S等杂质元素含量不要过高。炉料装炉次序为生铁-废钢-回炉料-Ni-Cu-Mo铁-Cr铁-硅铁和锰铁。铁水溶化升温到1590℃用0.05%Al脱氧出炉，包内用冲入法或钟罩压入法加入变质剂（成分如上所述），加入量为铁水重量的0.6%。

变质处理后进行两次扒渣，后用保温材料覆盖铁水包，浇铸，制成铸件。

选用成分：

表1

成分    例一    例二

C    2.70    0.71

Si    1.51    0.61

Mn    0.81    1.43

Cr    26.61    28.50

Ni    11.32    7.56

Cu    5.35    4.12

Mo    0.63    1.52

P    0.05    0.035