[发明专利]低镍钒钛多元合金耐磨铸铁

说明书

CN1037548号专利公开了一种“低铬硼多元合金耐磨铸铁”用于矿山设备耐磨元件。本发明提出一种“低镍钒钛多元合金耐磨铸铁”。主要用于微型汽车发动机缸体，内燃机气缸套、活塞环，机动车辆制动鼓、制动盘、离合器摩擦盘、压板，火车阐瓦，金属切削机床、锻压设备、冲压机床等的床身、立柱、横梁、工作台等等要求高强度、高耐磨、硬度适中、韧性好，铸造精度和机械加工精度要求高的机械设备结构性零件或运动摩擦副。

钒作为一种合金元素，是铸铁最强有力的强化剂和热强剂，加0.31％的钒到含有C2.85～3.05％，Si 1.05～1.25％的铸铁中去，在20℃的常温条件下，其抗拉强度可由200MPa提高到420MPa，在450℃的高工作温度条件下，其抗拉强度还可提高到440MPa比其在常温下的强度还要高(《国外钒钛》第十二期，<钒及其合金的应用>，科学技术文献出版社重庆分社1979年12月出版)。钒和钛均属稀有高熔点金属，对碳和氮都具有很强的亲和力，因此都是强碳化物形成元素，VC和TiC都具有极高的硬度，VC的显微硬度为2800HV，TiC的显微硬度为3200HV，比高磷铸铁中磷共晶(斯氏体)的显微硬度(600～800HV)高3～4倍，比硼铸铁中的含硼复合碳化物(又称复合磷共晶或特殊斯氏体)的显微硬度(900～1200HV)高2～3倍。VC和TiC弥散分布于钒钛铸铁中，使钒钛铸铁的耐磨性比普通灰口铸铁HT200的耐磨性提高2～3倍，钒钛铸铁还有一个极重要的特性是优良的耐热疲劳性能(《铸造手册》第1卷，中国机械工程学会铸造专业学会编，机械工业出版社1994年10月出版》)，是制造汽车制动鼓、制动盘最理想的特性。镍可全溶于奥氏体，降低奥氏体转变为珠光体的临界温度，扩大奥氏体区，同时降低共析点的含碳量，不但有稳定细化珠光体的作用，还有增加珠光体，使珠光体中铁素体强化的作用，有使铸铁基体组织均匀化的作用，还有促进石墨化、细化石墨、使石墨均匀化、防止白口的作用，还有减轻铸件壁厚敏感性，减轻淬火时的壁厚效应，加深淬火层的作用。因此镍作为合金元素除能提高铸铁的强度、硬度、耐磨性外，还能有效地提高铸铁的韧性、塑性，改善铸铁的基体组织的均匀性，改善铸铁的铸造工艺性，切削加工工艺性，这是对铸铁特别重要的特性，此外含镍铸铁还具有较高的耐热性、耐蚀性和优良的低温力学性能。镍在灰口铸铁中抗拉强度、抗弯强度随镍的增加而增加，当镍达到0.6％时达到最大值，(《铸造手册》第1卷，中国机械工程学会铸造专业学会编，机械工业出版社1994年10月出版)。综上所述，将镍钒钛这三种最理想的铸铁合金元素熔合在铸铁中，造就一种“低镍钒钛合金耐磨铸铁”，不但能充分发挥这三种合金元素各自的优良特性，还能相辅相成，使优点更加突出，使缺点得到克服，因此，低镍钒钛合金耐磨铸铁，是一种出类拔萃的高强度、韧性好、硬度适中，耐磨性、耐热疲劳性特别优良、具有一定耐热耐蚀能力，而且组织均匀，壁厚敏感性小，铸造性能优良，机械加工工艺性能优良的高级合金铸铁，这也就是本发明的目的所在。铸铁工作者机械汽车设计制造专家们唯一担心的恐怕只有成本一项了，对此，本发明还公开了独特的降低成本的措施，一并陈述于后。

本发明的目的是通过下述方案来实现的：