一种耐磨高铬铸段及其制备方法与流程

1.本发明涉及高铬铸铁技术领域，尤其涉及一种耐磨高铬铸段及其制备方法。


背景技术：

2.高铬白口铸铁是继普通白口铸铁、镍硬铸铁发展起来的第三代白口铸铁。高铬白口铸铁含铬量大于10％，铬、碳含量比值介于4-8之间。高铬铸铁是优良的耐磨材料，在采矿、水泥、电力、筑路机械、耐火材料等方面应用十分广泛。
3.高铬铸铁通常在常温与高温下抗冲击磨损性能较为优异，但是高铬铸铁相对于其他金属材料，其冲击韧性较差，其耐磨性能和耐冲击性能无法同时兼顾，限制其应用。


技术实现要素：

4.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐磨高铬铸段及其制备方法，本发明从提供硬度更高的耐磨相、提高基体韧性、改善碳化物形状和分布多个方面入手，使得高铬铸铁具有良好耐磨性能的同时具有良好的耐冲击性能。
5.本发明提出了一种耐磨高铬铸段，其成分按重量百分比包括：c 2.6-3％，si 0.5-0.7％，mn 0.7-0.9％，cr 11.0-14.0％，mo 0.5-0.8％，cu 0.8-1.0％，b 0.45-0.5％，纳米vc 0.005-0.007％，s≤0.05％，p≤0.05％，余量为fe及不可避免杂质。
6.优选地，其成分按重量百分比包括：c 2.8％，si 0.6％，mn 0.8％，cr 12.0％，mo 0.6％，cu 0.9％，b 0.45％，纳米vc 0.006％，s≤0.05％，p≤0.05％，余量为fe及不可避免杂质。
7.发明人通过添加适量的mo和cu，提高高铬铸段的淬透性，促进奥氏体向马氏体转变，提高其耐磨性和基体韧性；添加适量的b元素，可以形成硬度更高的硼化物，硼化物与碳化物相互配合提高铸铁的耐磨性能，但是b含量较高时，会使碳化物含量和连续性增加，并会使得合金碳化物粗大，导致韧性降低；因此同时添加适量的纳米vc，可以细化铸铁组织，使得碳化物形态变的圆润且尺寸大小均匀，并结合合适的热处理工艺使得碳化物呈孤立分布，从而提高高铬铸铁的耐冲击性能。
8.本发明还提出上述耐磨高铬铸段的制备方法，包括如下步骤：
9.s1、将铁水浇铸成型得到铸段，所述铸段的成分配比如上述耐磨高铬铸段的成分配比；
10.s2、取s1中的铸段加热奥氏体化，然后淬火，再回火，冷却至室温得到耐磨高铬铸段。
11.优选地，在s2中，奥氏体化的加热程序为：升温至650-670℃保温60-90min，再升温至800-820℃，保温60-90min，再升温至950-970℃保温1.5-2.5h。
12.由于b元素的加入会增加完全奥氏体化的难度，因此发明人选用合适的加热程序使得铸铁完全奥氏体化。
13.优选地，在s2中，淬火的具体步骤为：先油淬至铸段表面温度为90-110℃，然后在
2-2.5h内冷空至室温。
14.优选地，在s2中，回火温度为280-300℃，回火时间为4-5h。
15.优选地，淬火油的温度为80-90℃。
16.发明人根据铸铁成分，选用合适的淬火工艺和回火工艺，可以消除淬火应力，促进奥氏体向马氏体转变，淬透层变厚并使得马氏体含量增加，提高耐磨性，并保留适量的残留奥氏体，使得基体具有良好的韧性。
17.有益效果：
18.本发明通过添加适量的mo和cu，提高高铬铸段的淬透性，促进奥氏体向马氏体转变，提高其耐磨性和基体韧性；添加适量的b元素，可以形成硬度更高的硼化物，硼化物与碳化物相互配合提高铸铁的耐磨性能，但是b含量较高时，会使碳化物含量和连续性增加，并会使得合金碳化物粗大，导致韧性降低；因此同时添加适量的纳米vc，可以细化铸铁组织，使得碳化物形态变的圆润且尺寸大小均匀，并结合合适的热处理工艺使得碳化物呈孤立分布，从而提高高铬铸铁的耐冲击性能；另外根据高铬铸铁的配方选择合适的热处理工艺，使得高铬铸铁中含有适量的残留奥氏体提高基体的韧性；从而使得本发明具有良好耐磨性能的同时具有良好的耐冲击韧性。本发明从提供硬度更高的耐磨相、提高基体韧性、改善碳化物形状和分布多个方面入手，使得高铬铸铁具有良好耐磨性能的同时具有良好的耐冲击性能。
具体实施方式
19.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
20.实施例1
21.一种耐磨高铬铸段，其成分按重量百分比包括：c 2.6％，si 0.7％，mn 0.7％，cr 14.0％，mo 0.5％，cu 1.0％，b 0.45％，纳米vc 0.007％，s≤0.05％，p≤0.05％，余量为fe及不可避免杂质。
22.上述耐磨高铬铸段的制备方法，包括如下步骤：
23.s1、将铁水浇铸成型得到圆柱形铸段(直径为50mm，长60mm)，所述铸段的成分配比如上述耐磨高铬铸段的成分配比；
24.s2、取s1中的铸段，加热升温至650℃保温90min，再升温至800℃，保温90min，再升温至970℃保温2h使其完全奥氏体化，放入温度为80℃的淬火油中至铸段表面温度为90℃，然后取出铸段，在2h内冷空至室温，再将铸段放置于回火炉中，于280℃回火5h，最后随炉冷却至室温得到耐磨高铬铸段。
25.实施例2
26.一种耐磨高铬铸段，其成分按重量百分比包括：c 3％，si 0.5％，mn 0.9％，cr 11.0％，mo 0.8％，cu 0.8％，b 0.5％，纳米vc 0.005％，s≤0.05％，p≤0.05％，余量为fe及不可避免杂质。
27.上述耐磨高铬铸段的制备方法，包括如下步骤：
28.s1、将铁水浇铸成型得到圆柱形铸段(直径为50mm，长60mm)，所述铸段的成分配比如上述耐磨高铬铸段的成分配比；
29.s2、取s1中的铸段，加热升温至670℃保温60min，再升温至820℃，保温60min，再升
温至950℃保温1.5h使其完全奥氏体化，放入温度为90℃的淬火油中至铸段表面温度为110℃，然后取出铸段，在2.5h内冷空至室温，再将铸段放置于回火炉中，于300℃回火4h，最后随炉冷却至室温得到耐磨高铬铸段。
30.实施例3
31.一种耐磨高铬铸段，其成分按重量百分比包括：c 2.8％，si 0.6％，mn 0.8％，cr 12.0％，mo 0.6％，cu 0.9％，b 0.45％，纳米vc 0.006％，s≤0.05％，p≤0.05％，余量为fe及不可避免杂质。
32.上述耐磨高铬铸段的制备方法，包括如下步骤：
33.s1、将铁水浇铸成型得到圆柱形铸段(直径为50mm，长60mm)，所述铸段的成分配比如上述耐磨高铬铸段的成分配比；
34.s2、取s1中的铸段，加热升温至660℃保温80min，再升温至810℃，保温80min，再升温至960℃保温2h使其完全奥氏体化，放入温度为85℃的淬火油中至铸段表面温度为100℃，然后取出铸段，在2.5h内冷空至室温，再将铸段放置于回火炉中，于290℃回火4.5h，最后随炉冷却至室温得到耐磨高铬铸段。
35.对比例1
36.无b元素，其他同实施例3。
37.对比例2
38.无纳米vc，其他同实施例3。
39.对比例3
40.无b元素，无纳米vc，其他同实施例3。
41.对比例4
42.无mo、cu元素，其他同实施例3。
43.取实施例1-3和对比例1-7制得的高铬磨段，进行性能检测，结果如表1所示。
44.按gb/t 230.1-2018进行硬度测试。
45.在冲击试验机上，采用小摆锤进行冲击功的检测，记录待测样被冲断所用的冲击功，每组平行检测3次，取平均值。
46.表1检测结果
47.[0048][0049]
由表1可以看出，通过mo、cu、b和纳米vc的相互配合，并结合适宜的热处理工艺，本发明具有良好的耐磨性和耐冲击性能。
[0050]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。