專利名稱：高合金耐磨鑄鐵及其熱處理工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鑄鐵合金技術領域，具體涉及一種高合金耐磨鑄鐵及其熱處理工藝。
背景技術：
目前常用的金屬耐磨材料主要有高錳鋼、低合金鋼和高Cr耐磨鑄鐵，其中高錳鋼具有良好的沖擊韌性，但耐磨性相對較差；低合金鋼如Cr-Mo鋼、Cr-Mn-Si-Mo鋼等綜合性能較好，但不適合于強磨料磨損場合；高Cr耐磨鑄鐵應用相對廣泛，其淬火后硬度很高，可用于強耐磨場合，但沖擊韌性相對較弱。 申請?zhí)枮?8112329. 5的專利文獻公開了一種鉻硅鎢系抗磨鑄鐵，其化學成分(質(zhì)量百分含量)為C2. 4 3. 6% ;Crl8 28% ;Mnl. 5 3. 5% ;WO. 8 2. 8% ;Si《1. 0% ;P《0. 10% ;S《0. 10X，其余為Fe。該材質(zhì)Cr含量較高，具備較好的耐磨性，通過加入W元素提高了材質(zhì)耐磨性和淬透性。但其韌性一般，在機組使用過程中經(jīng)常有炸裂現(xiàn)象發(fā)生，且由于淬透層較淺，導致工件修復后抗磨性能明顯下降。此外，由于W元素為貴金屬造成成本居高不下，該類產(chǎn)品難以在市場大規(guī)模推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有耐磨鑄鐵成本居高不下、韌性一般、修復后抗磨性能
下降等不足，提供一種耐磨強度好、韌性較好、多次修復后抗磨損性能無明顯變化的高合金
耐磨鑄鐵，該耐磨鑄鐵成本相對較低。 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下 本發(fā)明的高合金耐磨鑄鐵以Fe、 C、 Cr、 Mn為主要元素，各化學成分的質(zhì)量百分比含量分別為C2. 4 2. 8% ;CrlO 18% ;Mn3. 0 4. 0% ;A1 0.3 0.4%;Si 0. 5 1. 0% ;P《0. 05% ;S《0. 03%，其余為Fe。 所述高合金耐磨鑄鐵各化學成分的質(zhì)量百分比含量優(yōu)選為C2.4 2.8% ;Crl3 16% ;Mn3. 4 3. 6% ;A1 0. 33% ;Si 0. 5 1. 0% ;P《0. 05% ;S《0. 03%，其余為鐵。 其中C的主要作用是形成高硬度的碳化物，使合金鑄鐵具有良好的耐磨性，經(jīng)大量試驗表明C含量低于2. 4%時難以保證耐磨性；當C含量過高時增加的碳化物大多分布在晶界上，使鑄鐵沖擊韌度下降，因此將C含量限定于2. 4 2. 8% 。 Cr的主要作用是一部分Cr與C形成碳化物從而提高合金耐磨性，另一部分進入基體，在氧化介質(zhì)中表面能生成很薄并緊密附著在合金表面的&203氧化膜，顯著提高了其抗氧化性能。與現(xiàn)有CrMnW系耐磨鑄鐵相比，本發(fā)明的高合金耐磨鑄鐵中Cr含量降低，在保證產(chǎn)品性能的同時節(jié)約了生產(chǎn)成本。 Mn的加入能明顯增強合金的淬透性，含量低時作用不明顯，含量高于4.0%時淬透性變化不明顯且成本增加。 與現(xiàn)有CrMnW系耐磨鑄鐵相比，本發(fā)明的高合金耐磨鑄鐵去除了貴金屬W元素，因此每噸耐磨鑄鐵成本降低3000元以上，且W的作用是形成高硬度碳化物提高耐磨性并增加淬透性，控制好C元素和Mn元素的添加量即可達到同樣目的。 高合金耐磨鑄鐵添加了 Al元素，其作用是當Al遇到高溫氧化性氣氛時率先被氧化，一方面在合金表面形成致密的氧化保護膜，使材料的抗氧化性能顯著提高，沖擊韌度也有不同程度的提高；另一方面氧化物的形成可以防止工件在澆注過程中產(chǎn)生氣孔，使工件內(nèi)部結(jié)構更加緊密。 Si有利于鐵水脫氧除氣，且能使碳化物團塊化，但含量過高會增加材質(zhì)脆性，故將其控制在0. 5-1. 0%以內(nèi)；P、 S是隨爐料或合金化過程中混入的有害雜質(zhì)，其含量越低越好。
本發(fā)明的另一 目的在于提供一種高合金耐磨鑄鐵的熱處理工藝，技術方案如下將需處理工件在室溫下裝入熱處理爐緩慢升溫，至200°C 、360°C 、520°C 、640°C 、900°C均保溫2h，加熱至淬火溫度1040 106(TC時保溫5 15min，空冷至室溫。
本發(fā)明的優(yōu)點在于 1、與目前市場上廣泛應用的CrMnW系耐磨鑄鐵相比，由于去除了貴金屬W元素且Cr含量大大降低，每噸耐磨鑄鐵成本降低3000元以上，在保證產(chǎn)品性能的同時大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。 2、由于Al元素的加入，能在耐磨合金鑄鐵表面形成致密的氧化保護膜，使材料結(jié)構更加緊密，抗氧化性能顯著提高，沖擊韌度也有不同程度的提高，能有效防止產(chǎn)品在機組使用過程中炸裂現(xiàn)象的發(fā)生；另一方面氧化物的形成可以防止工件在澆注過程中產(chǎn)生氣孔，使工件結(jié)構更加緊密。 3、由于本發(fā)明的耐磨鑄鐵硬度和韌性均顯著增強，修復后抗磨損性能和硬度無明顯變化，一方面顯著降低了用戶的使用成本，另一方面也解決了以往產(chǎn)品由于難以回收利用造成的環(huán)保問題，符合我國目前倡導的環(huán)保節(jié)能政策。 4、現(xiàn)有產(chǎn)品僅限于礦山等企業(yè)的粗糙未加工配件，本發(fā)明產(chǎn)品通過合金元素的調(diào)整，其使用范圍也大大延伸，可普遍適用于礦山、鋼廠、發(fā)電廠、鋼廠、鋼管廠、造船、粉末冶金等各個行業(yè)。
具體實施例方式以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定，本發(fā)明可以按發(fā)明內(nèi)
容所述的任一方式實施。
實施例1 : 按照現(xiàn)有冶煉技術，高合金耐磨鑄鐵各化學成分的質(zhì)量百分比含量采用C2. 6% ;Crl4. 5% ;Mn 3. 57% ;A1 0. 33% ;Si 0. 8% ;P《0. 05% ;S《0. 03%，其余為鐵。
高合金耐磨鑄鐵生產(chǎn)工藝流程為配料——熔煉——調(diào)整成分——加變質(zhì)劑——出爐——澆注——熱處理。本發(fā)明的熱處理工藝為將需處理工件在室溫下裝入熱處理爐緩慢升溫，至200。C、360。C、52(rC、64(rC、90(rC均保溫2h，加熱至淬火溫度1040 1060°C時保溫12min，空冷至室溫。除熱處理工藝外其他步驟均按常規(guī)技術。熱處理后機械性能為硬度為HRC64，沖擊韌性為13. 2J/cm2。經(jīng)用戶貴州花溪博林鋼管制造有限公司使用表明，采用本發(fā)明材料制作的擠壓輥硬度高、耐磨性強、內(nèi)外材質(zhì)均勻穩(wěn)定，生產(chǎn)過程中無黏鋼現(xiàn)象，使用壽命是SKD11 (3Cr2W8V) 、 H13 (4Cr5MoSiVl)等原有材料擠壓輥的3倍以上。
實施例2 : 按照現(xiàn)有冶煉技術，高合金耐磨鑄鐵各化學成分的質(zhì)量百分比含量采用C2. 5% ;Cr 13. 5% ;Mn3. 35% ;A1 0. 33% ;Si 0. 6% ;P《0. 05% ;S《0. 03%，其余為鐵。
熔煉過程及熱處理工藝同實施例l，熱處理后機械性能為硬度為HRC63，沖擊韌性為14J/cm2。經(jīng)用戶徐州光環(huán)鋼管有限公司使用表明，采用本發(fā)明材料制作的擠壓輥硬度高、耐磨性強、磨損修復后硬度無變化，生產(chǎn)過程中無黏鋼現(xiàn)象，使用壽命是SKD11 (3Cr2W8V)擠壓輥的2. 5倍以上。
權利要求
一種高合金耐磨鑄鐵，以Fe、C、Cr、Mn為主要元素，其特征在于各化學成分的質(zhì)量百分比含量分別為C2.4～2.8％；Cr10～18％；Mn3.0～4.0％；Al 0.3～0.4％；Si 0.5～1.0％；P≤0.05％；S≤0.03％，其余為Fe。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種高合金耐磨鑄鐵，其特征在于各化學成分的質(zhì)量百分比含量分別為C2. 4 2. 8% ;Cr 13 16% ;Mn3. 4 3. 6% ;A1 0. 33% ;SiO. 5 1. 0% ;P《0. 05% ;D《0. 03%，其余為鐵。
3. 權利要求1所述高合金耐磨鑄鐵的熱處理工藝，其特征在于將需處理工件在室溫下裝入熱處理爐緩慢升溫，至200 。C 、360。C 、520 。C 、640。C 、900 。C均保溫2h，加熱至淬火溫度1040 1060。C時保溫5 15min，空冷至室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高合金耐磨鑄鐵，各化學成分的質(zhì)量百分比含量分別為C2.4～2.8％；Cr10～18％；Mn3.0～4.0％；Al0.3～0.4％；Si0.5～1.0％；P≤0.05％；S≤0.03％，其余為Fe。本發(fā)明提供的熱處理工藝為將需處理工件在室溫下裝入熱處理爐緩慢升溫，在200℃、360℃、520℃、640℃、900℃均保溫2h，加熱至淬火溫度1040～1060℃時保溫5～15min，空冷至室溫。本發(fā)明的高合金耐磨鑄鐵在保證產(chǎn)品性能的同時大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，可廣泛用于礦山、鋼廠、發(fā)電廠、鋼管廠、造船等行業(yè)各類耐磨產(chǎn)品的制造。
文檔編號C22C37/10GK101775534SQ20101011878
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權日2010年3月8日
發(fā)明者劉紹君 申請人:湖南興亮耐磨新材料有限公司