专利名称：一种高铬铸铁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种广泛应用于冶金、矿山、电力、化工、煤碳等工业领域耐易损件的高碳高铬耐磨耐蚀铸件。
目前渣浆泵过流件(叶轮、护套、前、后板)一般采用第二代耐磨材料Ni-hard或一般高铬白口铸铁，在不同工况条件下，使用寿命相差较大，大致为150-3500小时之间。存在主要问题镍硬铸铁、因碳化物为M3C型，呈网状分布于晶界，故该材质脆性大，而硬度也不高，不耐磨蚀，另外Ni为贵重稀缺元素。
一般高铬铸铁，虽然碳化物呈非网状，分布的板条状M7C3型，其ak值已比Ni-Hard高，但生产中，为避免铸件产生裂纹，通常不得不将C控制在≤2.8％，故基体中碳化物数量较少(为23％<重量百分数>)导致渣浆泵过流体仍不够耐磨。
本发明的目的，就是要在常规高铬铸铁的基础上，添加一定数量的复合合金元素，以形成交互复合作用，提高综合机械性能；并且提高含碳量，在低应力冲蚀磨料磨损工况条件下，提高渣浆泵过流件的使用寿命(＞6000小时)本发明所术的高碳高络耐磨蚀铸铁、其化学成份及含量(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、其余为Fe。
其中(1)碳含量是影响钢铁材料性能最关键、最主要的元素之一。本发明确认增加含碳量，是提高材质硬度，增加耐磨性能最经济、最有效、最简便的方法。但是含碳量增加，裂纹敏感性增大，为此，在工艺上应采取相应的技术措施。
本发明将含碳量控制在2.8-3.8％C，铸件各工序并未开裂，而产品硬度HRC却可大于60°。过流件使用寿命＞6000小时。
(2)铬铬是本发明高碳高铬耐磨蚀铸铁主要合金元素，当含Cr＞12％，并适当控制Cr/C比，可保证碳化物晶格类型由M3C型转变为M7C3型，M7C3型碳化物在莱氏体中的分布亦由连续网状及莱氏体形态转变为非连续网状的板条状形态，后者牢固地嵌在马氏体基体之中，从而材质不但韧性高，而且硬度高，耐磨性好。
铬含量过低，(＜12％)，Cr/C过低，不能保证得到M7C3型碳化物，还影响淬透性和材质抗蚀性能，并降低材质综合机械性能。本发明确定，对低应力冲蚀磨损条件下，将Cr/C比控制在4.0-6.0、将含铬量控制在12-22％。
(3)钒V是形成VC或V4C3极强烈元素，呈弧立块状，硬度高、不破裂、不变形，同时细化晶料，提高耐磨性。加入一定量的钒，有利于马氏体的转变。但试验中发现，过量的钒，铸件在热处理过程中易生成很厚的氧化皮，极为不利。故本发明含钒量控制在0.25-0.35％。
(4)钼Mo在本材质中生成难熔、细小、分散的碳化物Mo2C，助被包含在M7C3型复合碳化物中，有强烈抑制珠光体转变和提高淬透性的功能。根据铸件厚薄，适当加入钼量。本发明钼含量控制在0.7-1.3％，既保证发挥钼的功能，又可控制热裂敏感性增加。
(5)铜本发明加入0.8-1.0％的铜，目的在于增加淬透性，避免铸态组织中出现过量的珠光体。又因钼与铜联合加入，引起交互作用，在提高淬透性同时，又可进一步改变碳化物形态和分布，并促进空淬时获得针状组织。但铜不宜多加，因其稳定奥氏体，故将其控制在0.8-1.0％范围内。
(6)锰设计一定量的锰，是为了提高淬透性，但Mn显著稳定奥氏体，使Ms点降低，残余奥氏体量增加，故将其设计为0.4-0.8％。
(7)硅设计中加入一定量的硅，是为脱氧，一般Si量控制在0.8％以下，否则影响淬透性和冲击韧性值。
(8)稀土(Re)本成份没计中加入一定量的稀土硅铁，主要目的是对渣浆泵用高碳高铬耐磨蚀铸铁铁液进行变质处理，以改变碳化物的形态的分布，使晶粒细化，净化晶界，提高冲击韧性值，是在碳含量提高后采取的一项技术措施，以提高材质的综合机械性能。加入量过多，将适得其反，起反作用，故本发明稀土硅加入量为金属液重量的0.20-0.25％，实际Re含量应控制在0.03-0.05％为佳。
(9)磷、硫在原材料允许条件下，P、S含量应越低越好。本设计要求P≤0.008％、S≤0.005％。
本发明所述的高铬铸铁适合应用于低应力冲蚀磨料磨损工况条件的设备工件，与应用镍硬铸铁工件在相同工况和条件下相比寿命提高了1.2倍-2.33倍，与一般的高铬铸铁材质相比，其使用寿命也提高了1.03倍-1.47倍。
实施例1冶炼时化学成份及加入量按下例配比(重量百分比)加入铁水中C 3.16Si1.0Cr20.50Mn0.57Mo1.27V 0.28Cu0.8Re0.035P 0.024S 0.045用Re-Si(包头1号)作变质处理，加入量为金属液重量的0.2％。
然后往铸铁液中进行吹氩(Ar)处理，压力为0.03MPa，时间为2-3分钟。用此铸铁在1370-1390℃温度下进行渣浆泵过流件的浇铸，经测试后机械性能如下HRc＝62ak＝0.4kgf/cm2经过热处理后所得金相组织为马氏体+少量残余奥氏体+芸晶碳化物使用寿命比镍硬铸铁渣泵过流件在相同工况条件下相比提高了2倍，比一般高铬铸铁材质的渣浆泵过流件在相同工况条件下相比提高1.2倍。
实施例2用与实施例1相同的冶炼方法进行冶炼，化学成份及加入量按下例配比(重量百分比)加入铁水中C3.8Si 0.9Cr 22Mn 0.8Mo 1.3V0.35Cu 1.0Re 0.05P0.07S0.05用此铸铁浇铸碎煤机滚齿，耐磨寿命提高了2倍。
经检测机械性能如下HRC＝60ak＝4J/cm2实施例3用与实施例1、2同样的方法进行冶炼、化学成份及加入量如下(重量百分比)C2.8Si 0.8Cr 12Mn 0.7Mo 0.9V0.25Cu 0.8Re 0.03P0.06S0.03用此铸铁浇铸磨煤机旋流器、耐磨寿命提高了2.1倍。
经检测机械性能如下HRC＝60ak＝4J/cm权利要求
1.一种高铬铸铁，其特征在于其材质化学成份及含量如下(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、其余为Fe。
2.一种高铬铸铁的冶炼方法，其特征在于(1)用Re-Si对液流进行变质处理，(2)对铁液中进行吹氩(Ar)处理，压力＝0.03MPa时间为2-3分钟。
全文摘要
本发明涉及一种广泛应用于冶金、矿山、电力、化工、煤炭等工业领域的耐磨易损件的高碳高铬耐磨耐蚀铸铁，其特征是在铸铁中加入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，用此铸铁能铸造渣浆泵过流件、物料输送管道、管道弯头、碎煤机滚齿、磨煤机旋流器等冲击负荷大小的工件，使用寿命比镍硬铸铁提高了1.22-2.33倍，比一般高铬铁提高了1.03-1.47倍。
文档编号C22C37/00GK1132259SQ9510314
公开日1996年10月2日 申请日期1995年3月28日 优先权日1995年3月28日
发明者王宇辉 申请人:王宇辉