[发明专利]一种高铬铸铁

说明书

本发明涉及一种广泛应用于冶金、矿山、电力、化工、煤碳等工业领域耐易损件的高碳高铬耐磨耐蚀铸件。

目前渣浆泵过流件(叶轮、护套、前、后板)一般采用第二代耐磨材料Ni-hard或一般高铬白口铸铁，在不同工况条件下，使用寿命相差较大，大致为150-3500小时之间。存在主要问题：

镍硬铸铁、因碳化物为M3C型，呈网状分布于晶界，故该材质脆性大，而硬度也不高，不耐磨蚀，另外Ni为贵重稀缺元素。

一般高铬铸铁，虽然碳化物呈非网状，分布的板条状M7C3型，其ak值已比Ni-Hard高，但生产中，为避免铸件产生裂纹，通常不得不将【C】控制在≤2.8％，故基体中碳化物数量较少(为23％<重量百分数>)导致渣浆泵过流体仍不够耐磨。

本发明的目的，就是要在常规高铬铸铁的基础上，添加一定数量的复合合金元素，以形成交互复合作用，提高综合机械性能；并且提高含碳量，在低应力冲蚀磨料磨损工况条件下，提高渣浆泵过流件的使用寿命(＞6000小时)

本发明所术的高碳高络耐磨蚀铸铁、其化学成份及含量(重量百分比)如下：

C 3.8/2.8、Si ≤1.0、Mn ≤0.8、P ≤0.07、S ≤0.05、Cr22/12、Mo 0.7/1.3、V 0.25/0.35、Cu ≤1.0、Re 0.03/0.05、

其余为Fe。

其中：

(1)碳：含量是影响钢铁材料性能最关键、最主要的元素之一。本发明确认：增加含碳量，是提高材质硬度，增加耐磨性能最经济、最有效、最简便的方法。但是含碳量增加，裂纹敏感性增大，为此，在工艺上应采取相应的技术措施。

本发明将含碳量控制在2.8-3.8％C，铸件各工序并未开裂，而产品硬度HRC却可大于60°。过流件使用寿命＞6000小时。

(2)铬：铬是本发明高碳高铬耐磨蚀铸铁主要合金元素，当含Cr＞12％，并适当控制Cr/C比，可保证碳化物晶格类型由M₃C型转变为M₇C₃型，M₇C₃型碳化物在莱氏体中的分布亦由连续网状及莱氏体形态转变为非连续网状的板条状形态，后者牢固地嵌在马氏体基体之中，从而材质不但韧性高，而且硬度高，耐磨性好。

铬含量过低，(＜12％)，Cr/C过低，不能保证得到M₇C₃型碳化物，还影响淬透性和材质抗蚀性能，并降低材质综合机械性能。本发明确定，对低应力冲蚀磨损条件下，将Cr/C比控制在4.0-6.0、将含铬量控制在12-22％。

(3)钒：V是形成VC或V₄C₃极强烈元素，呈弧立块状，硬度高、不破裂、不变形，同时细化晶料，提高耐磨性。加入一定量的钒，有利于马氏体的转变。但试验中发现，过量的钒，铸件在热处理过程中易生成很厚的氧化皮，极为不利。故本发明含钒量控制在0.25-0.35％。

(4)钼：Mo在本材质中生成难熔、细小、分散的碳化物Mo₂C，助被包含在M₇C₃型复合碳化物中，有强烈抑制珠光体转变和提高淬透性的功能。根据铸件厚薄，适当加入钼量。本发明钼含量控制在0.7-1.3％，既保证发挥钼的功能，又可控制热裂敏感性增加。

(5)铜：本发明加入0.8-1.0％的铜，目的在于增加淬透性，避免铸态组织中出现过量的珠光体。又因钼与铜联合加入，引起交互作用，在提高淬透性同时，又可进一步改变碳化物形态和分布，并促进空淬时获得针状组织。但铜不宜多加，因其稳定奥氏体，故将其控制在0.8-1.0％范围内。

(6)锰：设计一定量的锰，是为了提高淬透性，但Mn显著稳定奥氏体，使Ms点降低，残余奥氏体量增加，故将其设计为0.4-0.8％。

(7)硅：设计中加入一定量的硅，是为脱氧，一般Si量控制在0.8％以下，否则影响淬透性和冲击韧性值。

(8)稀土(Re)：本成份没计中加入一定量的稀土硅铁，主要目的是对渣浆泵用高碳高铬耐磨蚀铸铁铁液进行变质处理，以改变碳化物的形态的分布，使晶粒细化，净化晶界，提高冲击韧性值，是在碳含量提高后采取的一项技术措施，以提高材质的综合机械性能。加入量过多，将适得其反，起反作用，故本发明稀土硅加入量为金属液重量的0.20-0.25％，实际Re含量应控制在0.03-0.05％为佳。