[发明专利]一种耐磨球墨铸铁

说明书

本发明涉及金属耐磨材料，特别适用于制造球磨机衬板。

现在制造球磨机衬板用的材料主要有：高锰钢（ZGMn13）、白口铸铁、镍硬白口铸铁、高铬白口铸铁、中锰球墨铸铁、奥一贝氏体球墨铸铁（ADZ）及橡胶等。球磨机中衬板受磨球的小能量多次冲击，因而使高锰钢衬板难以产生加工硬化，不能发挥其潜在的抗磨能力。白口铸铁、镍硬白口铸铁（Ni-Hard）由于脆性较大，使其应用受到限制。高铬白口铸铁，成本高且在湿磨条件下其耐磨性降低，故用来制造球磨机衬板也受到限制。中锰球墨铸铁，含锰量为4.5-9.5%，生产中碳化物难以控制，使其性能不稳定，质量波动大，破碎率较高。奥氏体一贝氏体球墨铸铁（USA    Paten    NO    3，860，457，或西德专利2，853，870）需加入合金元素镍、钼等，经等温淬火后具有较高的强度、韧性、硬度，是一种较理想的球磨机衬板材料，因采用镍、钼等贵重金属及等温淬火工艺，故其成本较高。

本发明的目的是提供一种具有新型奥氏体-贝氏体组织的耐磨球墨铸铁，不需采用镍、钼等贵重金属并可采用冲天炉熔炼、余热淬火及低温回火等工艺措施，使其强度、韧性、硬度高而成本低，成为制造球磨机衬板的理想材料。

本发明是这样实现的：以生铁作为原料，加入Si、Mn、Cu、Re、Mg、B合金元素，熔炼及热处理后得到一种耐磨球墨铸铁，其化学成份（重量%）为：C2.8-3.8、Si3.0-4.0、Mn1.8-3.5、Cu0.3-1.0、Re0.02-0.08、Mg0.015-0.06、B0.009-0.025，余量为铁和其它不可避免的杂质。

本发明还可以这样实现：以生铁作为原料，加入Si、Mn、Cu、Re、Mg、B合金元素，熔炼及热处理后得到一种耐磨球墨铸铁，其化学成份（重量%）为：C3.2-3.6、Si3.0-3.8、Mn2.0-3.0、Cu0.3-1.0、Re0.02-0.06、Mg0.02-0.05、B0.01-0.02，余量为铁和其它不可避免的杂质。

本发明技术解决方案中所说的其它不可避免的杂质中可以含有（重量%）P＜1.2、S＜0.05。

铸铁中，碳、硅强烈地促进石墨化，但含量过高会使石墨片数量过多且粗大，甚至会造成石墨的飘浮，降低铸件的性能和质量，因此耐磨球墨铸铁中的碳、硅含量为：2.8-3.8%C;3.0-4.0%Si。锰是促进碳化物形成的元素，增强铁碳原子间的结合力，扩大奥氏体区，同时提高了淬透性;随Si/Mn的增加，抗拉强度增加，当Si/Mn为1.6～1.8时抗拉强度达到最大值，但随着含锰量的增加，残余奥氏体也不断增加，硬度逐步下降，故耐磨球墨铸铁中锰的含量为：1.8-3.5%Mn。铜具有稳定奥氏体的作用，对减少壁厚敏感性也有效，使铸铁件中心处亦会生成致实的组织，能显著地提高铸件的塑性和韧性，故适宜的铜含量为0.3-1.0%。硼可以与奥氏体和铁素体部分互溶，还可以形成硼化物质点，这种质点是弥散状分布在软基体上，故能提高耐磨性，特别是在磷含量较高的情况下，能使磷共晶体分散，提高了铸铁的性能，硼的适宜含量为0.009-0.025%B。镁、稀土是进行球化处理用的球化剂，稀土及镁的含量为：0.02-0.08%Re，0.015-0.06%Mg。磷是促进石墨化的元素，当磷的含量超过0.08%，铸铁组织中会形成磷共晶体，通过加入硼元素及进行孕育处理等，磷在耐磨球墨铸铁中的含量控制在1.2%以内为宜。硫是有害元素，少量硫可生成FeS或MnS，所以硫的含量为：＜0.05%S。

采用冲天炉（或电炉）熔炼，出铁温度大于1400℃，包底堤坝内加入1.2～1.5%稀土镁合金并用1.0%硅铁覆盖，反应时间1～2分钟，包顶覆盖珍珠岩，扒渣二次后，包顶加0.3%大块硅铁孕育，浇注温度1300～1350℃;球磨机衬板可用金属型或砂型干模造型，铁水浇注后10分钟打箱，衬板温度在800～920℃保温2小时入水玻璃液中淬火之后，放入200～250℃电阻炉中保温2-4小时回火，得到的衬板的金相组织中除具有球状石墨外，还有8～30%的残余奥氏体，余为贝氏体和马氏体（针状），破碎条状碳化物小于5%;残余奥氏体也具有加工硬化特性。其机械性能为：抗拉强度σ_b800～1200N/mm²，冲击韧性α_k20-40J/cm²，硬度HRC35-55。