專利名稱：一種高鉻鑄鐵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廣泛應用于冶金、礦山、電力、化工、煤碳等工業(yè)領域耐易損件的高碳高鉻耐磨耐蝕鑄件。
目前渣漿泵過流件(葉輪、護套、前、后板)一般采用第二代耐磨材料Ni-hard或一般高鉻白口鑄鐵，在不同工況條件下，使用壽命相差較大，大致為150-3500小時之間。存在主要問題鎳硬鑄鐵、因碳化物為M3C型，呈網(wǎng)狀分布于晶界，故該材質脆性大，而硬度也不高，不耐磨蝕，另外Ni為貴重稀缺元素。
一般高鉻鑄鐵，雖然碳化物呈非網(wǎng)狀，分布的板條狀M7C3型，其ak值已比Ni-Hard高，但生產(chǎn)中，為避免鑄件產(chǎn)生裂紋，通常不得不將C控制在≤2.8％，故基體中碳化物數(shù)量較少(為23％<重量百分數(shù)>)導致渣漿泵過流體仍不夠耐磨。
本發(fā)明的目的，就是要在常規(guī)高鉻鑄鐵的基礎上，添加一定數(shù)量的復合合金元素，以形成交互復合作用，提高綜合機械性能；并且提高含碳量，在低應力沖蝕磨料磨損工況條件下，提高渣漿泵過流件的使用壽命(＞6000小時)本發(fā)明所術的高碳高絡耐磨蝕鑄鐵、其化學成份及含量(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、其余為Fe。
其中(1)碳含量是影響鋼鐵材料性能最關鍵、最主要的元素之一。本發(fā)明確認增加含碳量，是提高材質硬度，增加耐磨性能最經(jīng)濟、最有效、最簡便的方法。但是含碳量增加，裂紋敏感性增大，為此，在工藝上應采取相應的技術措施。
本發(fā)明將含碳量控制在2.8-3.8％C，鑄件各工序并未開裂，而產(chǎn)品硬度HRC卻可大于60°。過流件使用壽命＞6000小時。
(2)鉻鉻是本發(fā)明高碳高鉻耐磨蝕鑄鐵主要合金元素，當含Cr＞12％，并適當控制Cr/C比，可保證碳化物晶格類型由M3C型轉變?yōu)镸7C3型，M7C3型碳化物在萊氏體中的分布亦由連續(xù)網(wǎng)狀及萊氏體形態(tài)轉變?yōu)榉沁B續(xù)網(wǎng)狀的板條狀形態(tài)，后者牢固地嵌在馬氏體基體之中，從而材質不但韌性高，而且硬度高，耐磨性好。
鉻含量過低，(＜12％)，Cr/C過低，不能保證得到M7C3型碳化物，還影響淬透性和材質抗蝕性能，并降低材質綜合機械性能。本發(fā)明確定，對低應力沖蝕磨損條件下，將Cr/C比控制在4.0-6.0、將含鉻量控制在12-22％。
(3)釩V是形成VC或V4C3極強烈元素，呈弧立塊狀，硬度高、不破裂、不變形，同時細化晶料，提高耐磨性。加入一定量的釩，有利于馬氏體的轉變。但試驗中發(fā)現(xiàn)，過量的釩，鑄件在熱處理過程中易生成很厚的氧化皮，極為不利。故本發(fā)明含釩量控制在0.25-0.35％。
(4)鉬Mo在本材質中生成難熔、細小、分散的碳化物Mo2C，助被包含在M7C3型復合碳化物中，有強烈抑制珠光體轉變和提高淬透性的功能。根據(jù)鑄件厚薄，適當加入鉬量。本發(fā)明鉬含量控制在0.7-1.3％，既保證發(fā)揮鉬的功能，又可控制熱裂敏感性增加。
(5)銅本發(fā)明加入0.8-1.0％的銅，目的在于增加淬透性，避免鑄態(tài)組織中出現(xiàn)過量的珠光體。又因鉬與銅聯(lián)合加入，引起交互作用，在提高淬透性同時，又可進一步改變碳化物形態(tài)和分布，并促進空淬時獲得針狀組織。但銅不宜多加，因其穩(wěn)定奧氏體，故將其控制在0.8-1.0％范圍內。
(6)錳設計一定量的錳，是為了提高淬透性，但Mn顯著穩(wěn)定奧氏體，使Ms點降低，殘余奧氏體量增加，故將其設計為0.4-0.8％。
(7)硅設計中加入一定量的硅，是為脫氧，一般Si量控制在0.8％以下，否則影響淬透性和沖擊韌性值。
(8)稀土(Re)本成份沒計中加入一定量的稀土硅鐵，主要目的是對渣漿泵用高碳高鉻耐磨蝕鑄鐵鐵液進行變質處理，以改變碳化物的形態(tài)的分布，使晶粒細化，凈化晶界，提高沖擊韌性值，是在碳含量提高后采取的一項技術措施，以提高材質的綜合機械性能。加入量過多，將適得其反，起反作用，故本發(fā)明稀土硅加入量為金屬液重量的0.20-0.25％，實際Re含量應控制在0.03-0.05％為佳。
(9)磷、硫在原材料允許條件下，P、S含量應越低越好。本設計要求P≤0.008％、S≤0.005％。
本發(fā)明所述的高鉻鑄鐵適合應用于低應力沖蝕磨料磨損工況條件的設備工件，與應用鎳硬鑄鐵工件在相同工況和條件下相比壽命提高了1.2倍-2.33倍，與一般的高鉻鑄鐵材質相比，其使用壽命也提高了1.03倍-1.47倍。
實施例1冶煉時化學成份及加入量按下例配比(重量百分比)加入鐵水中C 3.16Si1.0Cr20.50Mn0.57Mo1.27V 0.28Cu0.8Re0.035P 0.024S 0.045用Re-Si(包頭1號)作變質處理，加入量為金屬液重量的0.2％。
然后往鑄鐵液中進行吹氬(Ar)處理，壓力為0.03MPa，時間為2-3分鐘。用此鑄鐵在1370-1390℃溫度下進行渣漿泵過流件的澆鑄，經(jīng)測試后機械性能如下HRc＝62ak＝0.4kgf/cm2經(jīng)過熱處理后所得金相組織為馬氏體+少量殘余奧氏體+蕓晶碳化物使用壽命比鎳硬鑄鐵渣泵過流件在相同工況條件下相比提高了2倍，比一般高鉻鑄鐵材質的渣漿泵過流件在相同工況條件下相比提高1.2倍。
實施例2用與實施例1相同的冶煉方法進行冶煉，化學成份及加入量按下例配比(重量百分比)加入鐵水中C3.8Si 0.9Cr 22Mn 0.8Mo 1.3V0.35Cu 1.0Re 0.05P0.07S0.05用此鑄鐵澆鑄碎煤機滾齒，耐磨壽命提高了2倍。
經(jīng)檢測機械性能如下HRC＝60ak＝4J/cm2實施例3用與實施例1、2同樣的方法進行冶煉、化學成份及加入量如下(重量百分比)C2.8Si 0.8Cr 12Mn 0.7Mo 0.9V0.25Cu 0.8Re 0.03P0.06S0.03用此鑄鐵澆鑄磨煤機旋流器、耐磨壽命提高了2.1倍。
經(jīng)檢測機械性能如下HRC＝60ak＝4J/cm權利要求
1.一種高鉻鑄鐵，其特征在于其材質化學成份及含量如下(重量百分比)C 3.8/2.8、Si ≤1.0、Mn ≤0.8、P ≤0.07、S ≤0.05 Cr、22/12、Mo 0.7/1.3、V 0.25/0.35、Cu ≤1.0、Re 0.03/0.05、其余為Fe。
2.一種高鉻鑄鐵的冶煉方法，其特征在于(1)用Re-Si對液流進行變質處理，(2)對鐵液中進行吹氬(Ar)處理，壓力＝0.03MPa時間為2-3分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廣泛應用于冶金、礦山、電力、化工、煤炭等工業(yè)領域的耐磨易損件的高碳高鉻耐磨耐蝕鑄鐵，其特征是在鑄鐵中加入C3.8/2.8、Si≤1.0、Mn≤0.8、P≤0.07、S≤0.05、Cr22/12、Mo0.7/1.3、V0.25/0.35、Cu≤1.0、Re0.03/0.05，用此鑄鐵能鑄造渣漿泵過流件、物料輸送管道、管道彎頭、碎煤機滾齒、磨煤機旋流器等沖擊負荷大小的工件，使用壽命比鎳硬鑄鐵提高了1.22-2.33倍，比一般高鉻鐵提高了1.03-1.47倍。
文檔編號C22C37/00GK1132259SQ9510314
公開日1996年10月2日 申請日期1995年3月28日 優(yōu)先權日1995年3月28日
發(fā)明者王宇輝 申請人:王宇輝