專利名稱：中鉻硅耐磨耐蝕鑄鐵及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐磨耐蝕鑄鐵及其制造方法，特別是中鉻硅耐磨耐蝕鑄鐵及其制造方法。
目前，在磨料磨損工況，特別是在電力、建材、冶金、化工等行業(yè)的各種干、濕態(tài)沖擊磨料磨損工況條件(例如球磨機(jī)的磨球和襯板工況)下，所用的材料大多數(shù)是采用馬氏體基體高鉻(Cr10～25％)耐磨耐蝕鑄鐵，中國專利申請?zhí)枮?0105131.4(公告號為CN1056901A)中公開了一種高硅碳比中鉻白口鑄鐵，金相組織為馬氏體+貝氏體+奧氏體，其抗沖擊磨料磨損的耐磨耐蝕性能明顯高于上述馬氏體基體高鉻鑄鐵。但其存在的缺點就是其熱處理工藝采用等溫淬火，即在940℃～1040℃保溫后淬入220℃～400℃硝鹽鹽浴等溫1～6小時后空冷，其熱處理工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。
本發(fā)明的目的之一在于提供一種性能好，成本低的中鉻硅耐磨耐蝕鑄鐵的化學(xué)組成成分。
本發(fā)明的目的之二在于提供一種中鉻硅耐磨耐蝕鑄鐵的制造方法。
本發(fā)明的目的通過如下措施來實現(xiàn)本發(fā)明中鉻硅耐磨耐蝕鑄鐵材質(zhì)的化學(xué)成分(重量百分?jǐn)?shù))為C 2.1～3.4％Cr 5.1～9.9％
Si 1.51～2.8％Mn 0.3～2.0％RE 0.01～0.3％其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。
上述耐磨耐蝕鑄鐵的Cr含量(重量百分?jǐn)?shù))可為6～8.9％。
上述耐磨耐蝕鑄鐵的Si含量(重量百分?jǐn)?shù))可為1.51～2.4％。
上述耐磨耐蝕鑄鐵的RE含量(重量百分?jǐn)?shù))可為0.02～0.1％。
最佳的中鉻硅耐磨耐蝕鑄鐵材質(zhì)的化學(xué)成分(重量百分?jǐn)?shù))為C 3.0％Cr 8.9％Si 2.2％Mn 1.1％RE 0.04％其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。
上述耐磨耐蝕鑄鐵材質(zhì)的化學(xué)成分中還可以加入下列化學(xué)成分(重量百分?jǐn)?shù))為Mo 0～1.0％Cu 0～1.0％Ni 0～1.0％本發(fā)明的中鉻硅耐磨耐蝕鑄鐵的制造用電爐即可生產(chǎn)，其制工藝步驟是(1)、將生鐵、廢鋼、各種鐵合金混合加熱熔化；(2)、溫度升至1500℃～1550℃后，出爐澆注；(3)、用金屬型或砂型鑄造，澆注溫度為1400℃～1450℃；(4)、鑄件冷卻后，打掉澆注冒口，清理飛邊、毛刺；(5)、鑄件在室溫至300℃溫度下進(jìn)行不少于2小時的簡單時效處理。
本發(fā)明中鉻硅耐磨耐蝕鑄鐵材質(zhì)的有效化學(xué)成分設(shè)計依據(jù)及限定含量范圍的理由如下碳(C)C是影響中鉻硅鑄鐵硬度和韌性的主要元素，碳量高，則碳化物數(shù)量多，鑄鐵的硬度高，但韌性降低，在使用中易破碎；而碳量低，則韌性較高，但碳化物數(shù)量減少，硬度降低，不利于耐磨損，因此碳的含量控制在2.1％～3.4％比較適宜。
鉻(Cr)Cr量高，則易形成MTC3型碳化物結(jié)構(gòu)，有利于耐磨耐蝕性能提高，但其生產(chǎn)成本也高，Cr量低，生產(chǎn)成本低，但耐磨耐蝕性能降低，因此Cr的含量選擇在5.1％～9.9％比較適宜。
硅(Si)Si是改善碳化物結(jié)構(gòu)和形態(tài)的主要元素，又是耐腐蝕的主要元素。Si量高，有助于共晶碳化物呈現(xiàn)高硬度的MTC3型結(jié)構(gòu)，有助于改善碳化物形態(tài)，也有助于增加耐蝕性，但過高的含硅量，將降低韌性，因此，Si的含量選擇在1.51％～2.8％。比較適宜。
錳(Mn)Mn的主要作用是細(xì)化金屬基體，但過高的錳含量將使鑄鐵組織中出現(xiàn)奧氏體，不利于抗沖擊磨損，因此，Mn的含量選擇在0.3％～2.0％比較適宜。
稀土元素(RE)RE的主要作用是細(xì)化鑄鐵晶粒，改善碳化物形態(tài)和分布，促使碳化物呈弧立狀均勻分布，顯著減少夾雜物，提高鑄鐵冶金質(zhì)量，從而提高了鑄鐵的抗沖擊疲勞和抗沖擊磨料磨損性能，但過量的RE將惡化鑄鐵質(zhì)量，降低韌性，因此，RE的含量選擇在0.01％～0.3％為宜。
鉬(Mo)Mo的主要作用是細(xì)化組織，提高電極電位和耐蝕性，但其價格高，因此，Mo的含量選擇在0～1.0％為宜。
銅(Cu)和鎳(Ni)Cu和Ni的主要作用是細(xì)化組織，提高電極電位，提高耐磨性，但其價格高，因此，Cu的含量選擇在0～1.0％，Ni的含量選擇在0～1.0％為宜。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述實施例1按本發(fā)明的化學(xué)成分要求將各種成分加入到爐中熔化，待鐵水達(dá)到1500℃～1550℃時出爐澆注，用金屬型鑄造；澆注溫度為1400℃，鑄件冷卻后，打掉澆注冒口，清理殘根、毛刺、將鑄件在室溫至300℃溫度下進(jìn)行不少于2小時的簡單時效處理，取樣進(jìn)行化學(xué)分析，其化學(xué)成分(重量百分?jǐn)?shù))如下C 3.0％Cr 8.9％ Si 2.2％Mn 1.1％RE 0.04％Mo 0％Cu 0.2％Ni 0.1％其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。
測試其硬度(HRC)為52。
實施例2、實施例3、實施例4的工藝如實施例1所述，其化學(xué)成分(重量百分?jǐn)?shù))如下
其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。
本發(fā)明鑄鐵的金相組織為細(xì)珠光體+碳化物，其碳化物絕大多數(shù)是高硬度的MTC3型結(jié)構(gòu)，呈弧立狀均勻分布，硬度范圍為HRC48～56。
本發(fā)明材質(zhì)與高硅碳比中鉻白口鑄鐵相比其性能如下
由此可見，本發(fā)明鑄鐵在沖擊磨料磨損條件下的耐磨耐蝕性均高于高硅碳比中鉻白口鑄鐵。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點本發(fā)明鑄鐵由于含有一定量的稀土元素RE，稀土元素的加入明顯細(xì)化了鑄鐵的晶粒，改善了硬質(zhì)相碳化物的形態(tài)，明顯減少了夾雜物，從而提高了鑄鐵的冶金質(zhì)量，同時，由于本發(fā)明鑄鐵的金相組織為細(xì)珠光體組織，其比馬氏體+貝氏體+奧氏體復(fù)相組織的抗沖擊干、濕態(tài)磨料磨損性能更加優(yōu)異，因此，在干、濕態(tài)沖擊磨料磨損條件下，本發(fā)明鑄鐵比高硅碳比中鉻白口鑄鐵具有更優(yōu)異的耐磨耐蝕性能及抗沖擊疲勞性能。此外，本發(fā)明僅采用簡單易行的時效處理工藝，使得在鑄態(tài)面獲得的細(xì)珠光體基體組織，經(jīng)時效處理后既消除了鑄件的殘余應(yīng)力，還使鑄件的基體組織仍然是所需要的細(xì)珠光體組織，其工藝簡單易行，生產(chǎn)成本低廉。
權(quán)利要求
1.一種中鉻硅耐磨耐蝕鑄鐵，其特征在于耐磨耐蝕鑄鐵的化學(xué)成份(重量百分?jǐn)?shù))為C 2.1～3.4％ Cr 5.1～9.9％Si 1.51～2.8％Mn 0.3～2.0％RE 0.01～0.3％其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨耐蝕鑄鐵，其特征在于上述耐磨耐蝕鑄鐵的Cr含量(重量百分?jǐn)?shù))可為6～8.9％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨耐蝕鑄鐵，其特征在于上述耐磨耐蝕鑄鐵的Si含量(重量百分?jǐn)?shù))可為1.51～2.4％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨耐蝕鑄鐵，其特征在于上述耐磨耐蝕鑄鐵的RE含量(重量百分?jǐn)?shù))可為0.02～0.1％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨耐蝕鑄鐵，其特征在于上述耐磨耐蝕鑄鐵的化學(xué)成份(重量百分?jǐn)?shù))為C 3.0％Cr 8.9％Si 2.2％Mn 1.1％RE 0.04％其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的耐磨耐蝕鑄鐵，其特征在于上述耐磨耐蝕鑄鐵的化學(xué)成份還可以加入下列化學(xué)成分(重量百分?jǐn)?shù))Mo 0～1.0％Cu 0～1.0％Ni 0～1.0％
7.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耐磨耐蝕鑄鐵的制造方法，其特征在于用電爐即可生產(chǎn)，其工藝步驟是(1)、將生鐵、廢鋼、各種鐵合金混合加熱熔化；(2)、溫度升至1500℃～1550℃后，出爐澆注；(3)、用金屬型或砂型鑄造，澆注溫度為1400℃～1450℃；(4)、鑄件冷卻后，打掉澆注冒口，清理飛邊、毛刺；(5)、鑄件在室溫至300℃溫度下進(jìn)行不少于2小時的簡單時效處理。
全文摘要
本發(fā)明是一種中鉻硅耐磨耐蝕鑄鐵，其化學(xué)成分(重量百分?jǐn)?shù))為C2.1～3.4％，Cr5.1～9.9％，Si1.5～2.8％，Mn0.3～2.0％，RE0.01～0.3％，Mo0～1.0％，Cu0～1.0％，Ni0～1.0％，其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。在干、濕態(tài)沖擊磨料磨損條件下，本發(fā)明鑄鐵比高硅碳比中鉻白口鑄鐵具有更優(yōu)異的耐磨耐蝕性能及抗沖擊疲勞性能。本發(fā)明僅采用簡單易行的時效處理工藝，省略了復(fù)雜的等溫淬火熱處理工藝，因而顯著地降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C22C37/00GK1148633SQ9611906
公開日1997年4月30日 申請日期1996年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月6日
發(fā)明者李衛(wèi), 曾耀東, 陳和興, 林懷濤, 涂小慧 申請人:廣州有色金屬研究院