專利名稱：一種鉻釩鈦金屬耐磨材料及生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉻釩鈦金屬材料及生產(chǎn)工藝，適用于制作球磨機的磨球、耐磨 輥道、錘頭(復(fù)合鑄造)等。
背景技術(shù)：
目前大量應(yīng)用的金屬耐磨材料有以下幾種(1)奧氏體耐磨錳鋼奧氏體錳鋼。 迄今在大沖擊載荷磨料磨損工況(如圓錐式破碎機軋白壁和破碎壁、旋回式破碎機襯 板、大中型顆式破碎機顆板、大型錘式破碎機錘頭，以及大中型濕式礦山球磨機襯板) 下仍主要選用奧氏體錳鋼，但在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，只有在沖擊大、應(yīng)力高、磨料硬的情 況下，高錳鋼才耐磨，而且其屈服強度低，易于變形。(2)鉻系白口鑄鐵。國外耐磨白口 鑄鐵的發(fā)展分為普通白口鑄鐵、鎳硬鑄鐵和高鉻白鑄鐵3個階段，鉻系白口鑄鐵目前仍 是國內(nèi)外耐磨鑄鐵的主流。鉻系白口鑄鐵的研究中，往往被認(rèn)為越硬越耐磨。實際上， 盲目地追求硬度并不一定能取得理想的效果，反而會使成本大幅度提高，造成浪費。有 試驗表明，高鉻鑄鐵在接近90。角沖蝕磨損時，其耐磨性還不如20鋼。(3)奧貝球鐵系 列耐磨鑄鐵貝氏體一馬氏體耐磨球鐵是通過等溫淬火熱處理或加入合金元素，使基體轉(zhuǎn) 變?yōu)樨愂象w一鐵素體基體上分布著殘余奧氏體的組織，具有強度高、塑性好，以及彎曲 疲勞和接觸疲勞等動載性能高的優(yōu)點，在國內(nèi)外已被用于齒輪、凸輪軸、汽車牽引鉤等 易磨損件。我國對奧貝球鐵的應(yīng)用還限于中低檔產(chǎn)品，還沒有達到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的水平， 主要是在鐵路貨車斜楔鐵、曲軸等結(jié)構(gòu)件，以及磨球、錘頭等抗磨件生產(chǎn)上應(yīng)用，并在 制作貝氏體球墨鑄鐵管、襯板、齒輪和軋輥等方面進行了一定的研究和應(yīng)用。(4)鋼鐵耐 磨復(fù)合材料鋼鐵基耐磨復(fù)合材料是以鋼為粘結(jié)金屬，以難熔金屬碳化物作硬質(zhì)相的結(jié)合 材料，在一些嚴(yán)酷的磨損工況中得到了工業(yè)應(yīng)用。其組織特點是微細(xì)硬質(zhì)晶粒均勻分散 于鋼基體中，兼有硬質(zhì)化合物的硬度、耐磨性，以及鋼的強度和韌性，處于普通硬質(zhì)合 金和鋼的中間地位。但粘結(jié)劑最常使用的添加元素有鎳、鉻等稀缺金屬，且需要粉末冶 金方法、浸漬法、熱壓法、熱等靜壓法、噴射成形法、混合攪拌鑄造法及等離子熔融粉 末法等加工方法制備。此外，上述耐磨材料的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高。目前國內(nèi)礦山企 業(yè)使用的磨球主要是低鉻球，其機體組織為鐵素體加滲碳體的片層結(jié)構(gòu)，它的耐磨性遠(yuǎn) 遠(yuǎn)低于碳化物，所以在使用過程中剝落也就在所難免，同時沖擊值也不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鉻釩鈦金屬耐磨材料及生產(chǎn) 工藝，其產(chǎn)品含有高碳或低碳微合金化的材料，金相以石墨球、奧氏體、針狀鐵素體、 少量馬氏體、晶內(nèi)大量碳化物、晶界少量碳化物的材料，可強化基體組織，所要解決的 技術(shù)問題是合理的運用釩鈦，尤其是鈦，使碳化物大量分布在晶內(nèi)，強化基體組織，可 充分發(fā)揮材料的各項組織特性，延長材料的使用壽命，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下1、一種鉻釩鈦金屬耐磨材料，其特征在于由以下成分按重量配比組成
C 1.0 3.6% Si 2.2 3.7% Mn 2.2 3.7% P < 0.1% S < 0.02%Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1 % 殘 Ce 0.01 0.03%殘Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.3 1.1 %。2、一種鉻釩鈦金屬耐磨材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于(1)按重量配比配料硫小于0.04%的含釩鈦生鐵55%、回爐料45%、廢鋼 5% ；(2)熔煉熔煉溫度為1460 1500°C，用直讀光譜檢測成分；(3)調(diào)成分根據(jù)檢測結(jié)果，通過補充硅錳合金、硅鐵合金、鉻鐵合金、鈦鐵 合金對鐵水的成分進行調(diào)整，調(diào)整Si的含量時選用RE3Mg8球化劑，根據(jù)產(chǎn)品壁厚的不 同，調(diào)整后的鐵水成分如下①產(chǎn)品壁厚動Omm:C 1.0 3.6% Si 2.4 2.6% Mn 2.4 2.6% P < 0.07% S < 0.01 0.03%Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1 % 殘 Ce 0.01 0.03%殘Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.5 1.1 % ；②60111111<產(chǎn)品壁厚 <80mm:C 1.0 3.6% Si 2.5 2.7% Mn 2.5 2.7% P < 0.07% S < 0.01 0.03%Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1% 殘 Ce 0.01 0.03%殘Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.5 1.1 % ；③80mm <產(chǎn)品壁厚《100mm:C 1.0 3.6% Si 2.6 2.8% Mn 2.6 2.8% P < 0.07% S < 0.01 0.03%Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1% 殘 Ce 0.01 0.03%殘Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.5 0.9% ；④IOOmm <產(chǎn)品壁厚《120mm:C 1.0 3.6% Si 3.0 3.3% Mn 3.0 3.3% P < 0.07% S < 0.01 0.03%CrO.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1 % 殘 Ce 0.01 0.03%殘Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.4 0.7% ；⑤120mm <產(chǎn)品壁厚《140mm:C 1.0 3.6% Si 3.3 3.7% Mn 3.3 3.7% P < 0.07% S < 0.01 0.03%Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1% 殘 Ce 0.01 0.03%殘Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.3 0.6% ；(4)球化調(diào)整完鐵水成分后，將鐵水加溫至1550 1600°C出爐球化，球化 劑選擇RE3Mg8的牌號，孕育兩次，一次在球化包內(nèi)孕育，二次進行倒包孕育，球化后 Ce的含量通常勸.025，孕育劑選擇稀土球化劑FeSi75，最終鐵水中稀土總量不要超過上 限，即 0.03% ；(5)澆鑄按產(chǎn)品要求澆鑄成型，澆鑄溫度為1420 1460°C ；(6)熱處理將澆鑄成型的工件加熱到奧氏體化溫度，即880°C 930°C，在 此溫度范圍內(nèi)取定保溫溫度，其變化幅度為士5°C，保溫時間為壁厚(mm)*1.5分鐘 /mm,然后將加熱后的鑄件隨即放入鹽浴槽中，鹽浴為硝鹽，硝鹽為55%亞硝酸鉀和 45%硝酸鈉，鹽浴溫度為250°C 280°C，處理時間為2.5 3小時，然后進行清洗并冷卻至室溫；(7)最后在逛筒中時效處理、拋光。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明其耐磨材料含有高碳或低碳微合金化的材料，金相以 石墨球、奧氏體、針狀鐵素體、少量馬氏體、晶內(nèi)大量碳化物、晶界少量碳化物的材 料，可強化基體組織，由于合理的運用了釩鈦，尤其是鈦，使碳化物大量分布在晶內(nèi)， 強化基體組織，得到的組織為球狀石墨+奧氏體+針狀鐵素體+少量馬氏體+M7C3碳 化物(球狀為主，大量分布晶內(nèi))，可充分發(fā)揮材料的各項組織特性，延長材料的使用壽 命。


圖1是本發(fā)明電鏡照片下顯現(xiàn)的球狀石墨分布2是本發(fā)明電鏡照片下顯現(xiàn)的Ti-面分布3是本發(fā)明電鏡照片下顯現(xiàn)的V-面分布4是本發(fā)明電鏡照片下顯現(xiàn)的Cr-面分布圖從以上幾個面分布圖可以看出，Ti分布在基體中，且含量最多的地方均含有Ti 和V兩個元素，說明Ti和V有可能是共生；Cr在鑄件中分布均勻。
具體實施例方式一種鉻釩鈦金屬耐磨材料，由以下成分按重量配比組成C 1.0 3.6% Si 2.2 3.7% Mn 2.2 3.7% P < 0.1% S < 0.02%Cr 0.1 0.3% V 0.01 ~ 0.2% Ti 0.10 1.1% 殘 Ce 0.01 0.03%殘Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.3 1.1 %。一種鉻釩鈦金屬耐磨材料的生產(chǎn)工藝，以500Kg料、60mm <壁厚<80mm為 例(1)按重量配比配料硫小于0.04%的含釩鈦生鐵275Kg、回爐料200Kg、廢鋼 25Kg；(2)熔煉熔煉溫度為1460 1500°C，用直讀光譜檢測成分；(3)調(diào)成分根據(jù)檢測結(jié)果，通過補充硅錳合金、硅鐵合金、鉻鐵合金、鈦鐵 合金對鐵水的成分進行調(diào)整，調(diào)整Si的含量時選用RE3Mg8球化劑，根據(jù)產(chǎn)品壁厚，調(diào) 整后的鐵水成分如下C 1.0 3.6% Si 2.5 2.7% Mn 2.5 2.7% P < 0.07% S < 0.01 0.03%Cr 0.1 0.3% V 0.01 ~ 0.2% Ti 0.10 1.1% 殘 Ce 0.01 0.03%殘Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.5 1.1 % ；(4)球化調(diào)整完鐵水成分后，將鐵水加溫至1550 1600°C出爐球化，球化 劑選擇RE3Mg8的牌號，孕育兩次，一次在球化包內(nèi)孕育，二次進行倒包孕育，球化后 Ce的含量通常勸.025，孕育劑選擇稀土球化劑FeSi75，最終鐵水中稀土總量不要超過上 限，即 0.03%;；(5)澆鑄按產(chǎn)品要求澆鑄成型，澆鑄溫度為1420 1460°C ；(6)熱處理將澆鑄成型的工件加熱到奧氏體化溫度，即880°C 930°C，在此溫度范圍內(nèi)取定保溫溫度，其變化幅度為±5°C，保溫時間為80mm*1.5分鐘/mm為 120分鐘，然后將加熱后的鑄件隨即放入鹽浴槽中，鹽浴為硝鹽，硝鹽為55%亞硝酸鉀 和45%硝酸鈉，鹽浴溫度為250°C 280°C，處理時間為2.5 3小時，然后進行清洗并
冷卻至室溫； (J)最后在逛筒中時效處理、拋光。
權(quán)利要求
1.一種鉻釩鈦金屬耐磨材料，其特征在于由以下成分按重量配比組成 C 1.0 ~ 3.6% Si 2.2 ~ 3.7% Mn 2.2 ~ 3.7% P < 0.1% S < 0.02% Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1% 殘 Ce 0.01 0.03% 殘 Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.3 1.1%。
2.一種鉻釩鈦金屬耐磨材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于(1)按重量配比配料硫小于0.04%的含釩鈦生鐵55%、回爐料45%、廢鋼5%、(2)熔煉熔煉溫度為1460 1500°C，用直讀光譜檢測成分；(3)調(diào)成分根據(jù)檢測結(jié)果，通過補充硅錳合金、硅鐵合金、鉻鐵合金、鈦鐵合金 對鐵水的成分進行調(diào)整，根據(jù)產(chǎn)品壁厚的不同，調(diào)整后的鐵水成分如下①產(chǎn)品壁厚<60mmC 1.0 3.6% Si 2.4 2.6% Mn 2.4 2.6% P < 0.07% S < 0.01 0.03% Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1%殘 Ce 0.01 0.03% 殘 Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.5 ~ 1.1% ；②60mm<產(chǎn)品壁厚<80mm C 1.0 3.6% Si 2.5 2.7% Mn 2.5 2.7% P < 0.07% S < 0.01 0.03% Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1% 殘 Ce 0.01 0.03% 殘 Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.5 ~ 1.1% ；③80mm<產(chǎn)品壁厚《100mm C 1.0 3.6% Si 2.6 2.8% Mn 2.6 2.8% P < 0.07% S < 0.01 0.03% Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1% 殘 Ce 0.01 0.03% 殘 Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.5 ~ 0.9% ；④IOOmm<產(chǎn)品壁厚《120mm C 10 ~ 3.6% Si 3.0 ~ 3.3% Mn3.0 ~ 3.3% P < 0.07% S < 0.01 0.03% Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1% 殘 Ce 0.01 0.03% 殘 Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.4 0.7% ；⑤120mm<產(chǎn)品壁厚《140mm C 1.0 ~ 3.6% Si 3.3 ~ 3.7% Mn 3.3 ~ 3.7% P < 0.07% S < 0.01 ~ 0.03% Cr 0.1 0.3% V 0.01 0.2% Ti 0.10 1.1% 殘 Ce 0.01 0.03% 殘 Mg 0.03 0.05%，其中 Cr+V+Ti 為 0.3 ~ 0.6% ；(4)球化調(diào)整完鐵水成分后，將鐵水加溫至1550-1600°C出爐球化，球化劑選擇 RE3Mg8的牌號，孕育兩次，一次在球化包內(nèi)孕育，二次進行倒包孕育，孕育劑選擇稀 土球化劑，最終鐵水中稀土總量不要超過上限，即0.03%;(5)澆鑄按產(chǎn)品要求澆鑄成型，澆鑄溫度為1420 1460°C；(6)熱處理將澆鑄成型的工件加熱到奧氏體化溫度，即880°C 930°C，在此溫度 范圍內(nèi)取定保溫溫度，其變化幅度為士5°C，保溫時間為壁厚(mm)*1.5分鐘/mm， 然后將加熱后的鑄件隨即放入鹽浴槽中，鹽浴為硝鹽，硝鹽為55%亞硝酸鉀和45%硝 酸鈉，鹽浴溫度為250°C 280°C，處理時間為2.5 3小時，然后進行清洗并冷卻至室(7)最后在逛筒中時效處理、拋光。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉻釩鈦金屬耐磨材料及生產(chǎn)工藝，耐磨材料含有高碳或低碳微合金化的材料，金相以石墨球、奧氏體、針狀鐵素體、少量馬氏體、晶內(nèi)大量碳化物、晶界少量碳化物的材料，可強化基體組織，通過合理的運用釩鈦，尤其是鈦，使碳化物大量分布在晶內(nèi)，強化基體組織，可充分發(fā)揮材料的各項組織特性，延長材料的使用壽，其生產(chǎn)工藝包括配料、熔煉、調(diào)成分、球化、澆鑄、熱處理，最后在逛筒中時效處理、拋光，得到以球狀石墨+奧氏體+針狀鐵素體+少量馬氏體+M7C3碳化物的組織，電鏡照片上可以看到Ti分布在基體中，且含量最多的地方均含有Ti和V兩個元素，說明Ti和V可能是共生，Cr在鑄件中分布均勻，本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單，成本低，市場前景好。
文檔編號C22C38/38GK102011058SQ201010529568
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月30日
發(fā)明者閆曉峰, 韓志偉 申請人:閆曉峰, 韓志偉