專利名稱：一種耐磨球墨鑄鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬耐磨材料，特別適用于制造球磨機(jī)襯板。
現(xiàn)在制造球磨機(jī)襯板用的材料主要有高錳鋼(ZGMn13)、白口鑄鐵、鎳硬白口鑄鐵、高鉻白口鑄鐵、中錳球墨鑄鐵、奧一貝氏體球墨鑄鐵(ADZ)及橡膠等。球磨機(jī)中襯板受磨球的小能量多次沖擊，因而使高錳鋼襯板難以產(chǎn)生加工硬化，不能發(fā)揮其潛在的抗磨能力。白口鑄鐵、鎳硬白口鑄鐵(Ni-Hard)由于脆性較大，使其應(yīng)用受到限制。高鉻白口鑄鐵，成本高且在濕磨條件下其耐磨性降低，故用來制造球磨機(jī)襯板也受到限制。中錳球墨鑄鐵，含錳量為4.5-9.5%，生產(chǎn)中碳化物難以控制，使其性能不穩(wěn)定，質(zhì)量波動大，破碎率較高。奧氏體一貝氏體球墨鑄鐵(USAPatenNO3，860，457，或西德專利2，853，870)需加入合金元素鎳、鉬等，經(jīng)等溫淬火后具有較高的強(qiáng)度、韌性、硬度，是一種較理想的球磨機(jī)襯板材料，因采用鎳、鉬等貴重金屬及等溫淬火工藝，故其成本較高。
本發(fā)明的目的是提供一種具有新型奧氏體-貝氏體組織的耐磨球墨鑄鐵，不需采用鎳、鉬等貴重金屬并可采用沖天爐熔煉、余熱淬火及低溫回火等工藝措施，使其強(qiáng)度、韌性、硬度高而成本低，成為制造球磨機(jī)襯板的理想材料。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的以生鐵作為原料，加入Si、Mn、Cu、Re、Mg、B合金元素，熔煉及熱處理后得到一種耐磨球墨鑄鐵，其化學(xué)成份(重量%)為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，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明還可以這樣實(shí)現(xiàn)以生鐵作為原料，加入Si、Mn、Cu、Re、Mg、B合金元素，熔煉及熱處理后得到一種耐磨球墨鑄鐵，其化學(xué)成份(重量%)為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，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明技術(shù)解決方案中所說的其它不可避免的雜質(zhì)中可以含有(重量%)P＜1.2、S＜0.05。
鑄鐵中，碳、硅強(qiáng)烈地促進(jìn)石墨化，但含量過高會使石墨片數(shù)量過多且粗大，甚至?xí)斐墒娘h浮，降低鑄件的性能和質(zhì)量，因此耐磨球墨鑄鐵中的碳、硅含量為2.8-3.8%C;3.0-4.0%Si。錳是促進(jìn)碳化物形成的元素，增強(qiáng)鐵碳原子間的結(jié)合力，擴(kuò)大奧氏體區(qū)，同時提高了淬透性;隨Si/Mn的增加，抗拉強(qiáng)度增加，當(dāng)Si/Mn為1.6～1.8時抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值，但隨著含錳量的增加，殘余奧氏體也不斷增加，硬度逐步下降，故耐磨球墨鑄鐵中錳的含量為1.8-3.5%Mn。銅具有穩(wěn)定奧氏體的作用，對減少壁厚敏感性也有效，使鑄鐵件中心處亦會生成致實(shí)的組織，能顯著地提高鑄件的塑性和韌性，故適宜的銅含量為0.3-1.0%。硼可以與奧氏體和鐵素體部分互溶，還可以形成硼化物質(zhì)點(diǎn)，這種質(zhì)點(diǎn)是彌散狀分布在軟基體上，故能提高耐磨性，特別是在磷含量較高的情況下，能使磷共晶體分散，提高了鑄鐵的性能，硼的適宜含量為0.009-0.025%B。鎂、稀土是進(jìn)行球化處理用的球化劑，稀土及鎂的含量為0.02-0.08%Re，0.015-0.06%Mg。磷是促進(jìn)石墨化的元素，當(dāng)磷的含量超過0.08%，鑄鐵組織中會形成磷共晶體，通過加入硼元素及進(jìn)行孕育處理等，磷在耐磨球墨鑄鐵中的含量控制在1.2%以內(nèi)為宜。硫是有害元素，少量硫可生成FeS或MnS，所以硫的含量為＜0.05%S。
采用沖天爐(或電爐)熔煉，出鐵溫度大于1400℃，包底堤壩內(nèi)加入1.2～1.5%稀土鎂合金并用1.0%硅鐵覆蓋，反應(yīng)時間1～2分鐘，包頂覆蓋珍珠巖，扒渣二次后，包頂加0.3%大塊硅鐵孕育，澆注溫度1300～1350℃;球磨機(jī)襯板可用金屬型或砂型干模造型，鐵水澆注后10分鐘打箱，襯板溫度在800～920℃保溫2小時入水玻璃液中淬火之后，放入200～250℃電阻爐中保溫2-4小時回火，得到的襯板的金相組織中除具有球狀石墨外，還有8～30%的殘余奧氏體，余為貝氏體和馬氏體(針狀)，破碎條狀碳化物小于5%;殘余奧氏體也具有加工硬化特性。其機(jī)械性能為抗拉強(qiáng)度σb800～1200N/mm2，沖擊韌性αk20-40J/cm2，硬度HRC35-55。
本發(fā)明由于不需采用鎳、鉬等貴重金屬并可采用沖天爐熔煉、余熱淬火及低溫回火等工藝措施，得到一種具有新型奧氏體-貝氏體組織的耐磨球墨鑄鐵，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有良好的耐磨性和韌性，尤其在濕磨條件下仍具有良好的耐磨性，成本為2000～2200元/噸，用此材料制造的球磨機(jī)襯板是高錳鋼襯板壽命的1.5～2倍，成本與高錳鋼相當(dāng);是中錳球墨鑄鐵襯板壽命的1.5～2倍，成本略高于中錳球墨鑄鐵;是奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵(ADZ)襯板壽命的1.2-1.5倍，成本比奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵每噸降低1000元左右。該鑄鐵可廣泛應(yīng)用于礦山、電力、建材等行業(yè)上的耐磨零件。
實(shí)施例1用一種耐磨球墨鑄鐵制造球磨機(jī)襯板，其化學(xué)成(重量%)為C3.36、Si3.59、Mn3.21、Cu0.7、Re0.032、Mg0.031、B0.02、P0.076、S0.031，余量為鐵;采用沖天爐熔煉，出鐵溫度大于1400℃，包底堤壩加入1.2～1.5%稀土鎂合金并用1.0%硅鐵覆蓋，反應(yīng)時間1-2分鐘，包頂覆蓋珍珠巖，扒渣二次，包頂加0.3%大塊硅鐵孕育，澆注溫度為1300～1350℃;襯板用砂模造型，澆注后襯板溫度870℃保溫2小時后入水玻璃液中淬火，200℃回火3小時，襯板硬度HRC36.2，沖擊韌性αk33.56J/cm2。在蠶莊付家選廠φ1200×1200毫米球磨機(jī)中使用10個月，壽命是高錳鋼襯板的2倍。
實(shí)施例2用一種耐磨球墨鑄鐵制造球磨機(jī)襯板，其化學(xué)成份(重量%)為C3.20、Si3.6、Mn2.0、Cu0.3、Re0.042、Mg0.0295、B0.01、P0.11、S0.022，余量為鐵;熔煉工藝同實(shí)施例1;襯板用砂模造型，澆注后襯板在870℃保溫2小時，入水玻璃液中淬火，200℃回火3小時，襯板硬度HRC40，沖擊韌性αk24.34J/cm2，在煙臺市九曲蔣家選廠φ1500×3000毫米球磨機(jī)中使用9個月，壽命是高錳鋼襯板的1.8倍。
實(shí)施例3用一種耐磨球墨鑄鐵制造球磨機(jī)襯板，其最佳化學(xué)成份(重量%)為C3.27、Si3.46、Mn2.40、Cu0.5、Re0.045、Mg0.024、B0.015、P0.074、S0.017，余量為鐵;熔煉工藝同實(shí)施例1;襯板下箱用金屬型，上箱用砂型，澆注后920℃保溫2小時，入水玻璃液中淬火后225℃回火3小時，襯板硬度HRC55，沖擊韌性αk23.65J/cm2，在煙臺市河?xùn)|金礦選廠φ2100×2200毫米球磨機(jī)中使用12個月，壽命是高錳鋼襯板的2.1倍。
權(quán)利要求
1.一種耐磨球墨鑄鐵，特別適用于制造球磨機(jī)襯板，其特征是該耐磨球墨鑄鐵的化學(xué)成份(重量%)為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，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐磨球墨鑄鐵，其特征是該耐磨球墨鑄鐵的化學(xué)成份(重量%)為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，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種耐磨球墨鑄鐵，其特征在于所說的其它不可避免的雜質(zhì)中含(重量%)P＜1.2、S＜0.05。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐磨球墨鑄鐵及工藝方法，其化學(xué)成分(重量％)為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，余量為鐵和其它不可避免的雜質(zhì)。通過淬火及低溫回火后，其抗拉強(qiáng)度θ
文檔編號C22C37/04GK1068599SQ9110646
公開日1993年2月3日 申請日期1991年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月28日
發(fā)明者劉其廷, 楊同歲, 劉好強(qiáng) 申請人:招遠(yuǎn)縣黃金機(jī)械總廠