一种高强度耐磨球墨铸钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高强度耐磨球墨铸钢及其制备方法，尤其涉及一种用于制作乳辊 等耐磨工装部件的高强度耐磨球墨铸钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 球墨铸钢是近年来国外研究出来的一种新型工程材料，其化学成分一般属于过共 析范围，碳含量一般在1. 0~1. 8%，娃含量1. 1~1. 6%。而一般钢碳含0. 7~1. 2%为高 碳钢，含碳大于1. 4%被视作禁区，因脆性太大而无法使用。如果钢中含碳量增加时，能提高 硬度和耐磨性，所以国外最先考虑钢中含碳化物的同时也包含石墨，因为碳化物粒子数量 增多，使耐磨性提高，而石墨具有自润滑作用，对提高耐磨性作用很大帮助，同时改善了钢 的切削性。
[0003] 乳辊主要用于乳制车轮和轮毂等产品上的工装，乳辊的工作条件十分恶劣，热乳 过程中除承受乳制力外，还受到金属流动产生的切向摩擦。如果使用常规的球墨铸钢进行 制作的话，常常会出现强度和耐磨性不够、乳辊表面硬度不均匀而导致局部耐磨性差的现 象，以及在使用过程中容易出现开裂、使用寿命短等问题。因此，基于上述情况，发明一种具 有尚强度和尚耐磨性的球墨铸钢具有一定的实际意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种高强度耐磨球墨铸钢，其具有力学性能优异、高强度、高 耐磨性的优点。
[0005] 本发明的另一目的是提供一种高强度耐磨球墨铸钢的制备方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] -种高强度耐磨球墨铸钢，铸钢内含有球状石墨，铸钢的化学成分及质量百分比 为：1. 35%~1. 5% 的 C，1. 3%~1. 6% 的 Si，0. 6%~0? 8% 的 Mn，0. 8%~1. 0% 的 Cr， 0. 3%~0. 5%的Mo,0~0. 04%的P，0~0. 04%的S，其余为Fe和杂质，各化学成分的质 量百分比总和为100%。
[0008] -种高强度耐磨球墨铸钢的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0009] (1)合金熔炼：根据球墨铸钢的合金组分及含量进行配料，将增碳剂、废钢、钼铁、 铬铁和回炉料装放入感应炉内，待全部熔化成钢水后依次进行除渣、扒渣、保温和光谱成分 分析，出炉前加入锰铁和硅铁；
[0010] (2)孕育和球化处理：将熔炼好的合金控制在出炉温度范围内，并预先在浇包包 底放入稀土硅和硅铁，硅铁作为孕育剂覆盖在稀土球化剂表面，钢水出炉后要在浇包内进 行充分搅拌；
[0011] (3)浇注：浇注前浇口对准浇口杯，待温度达到浇注温度时全流浇注，当钢水上升 至大冒口 2/3高度时减流保持钢水缓慢上升；
[0012] (4)热处理：对浇注后的球墨铸钢采用正火加回火的方式进行热处理；所述正火 方式为以不高于60°C/min的加热速度先加热至950±30°C保温，保温时间依球墨铸钢的壁 厚大小进行调整，再将温度降至850±20°C出炉吹风正火；回火方式为以不高于60°C /min 的加热速度加热至650 ±30°C保温后随炉冷却。
[0013] 进一步地，所述步骤（1)中，增碳剂采用高温煅烧石墨化晶体型增碳剂。
[0014] 进一步地，所述步骤（2)中，出炉温度为1550~1600°C;硅铁的粒度不大于15mm。
[0015] 进一步地，所述步骤（3)中，浇注温度为1440~1480°C;整个浇注过程不允许出 现断流和紊流。
[0016] 本发明具有如下有益效果：
[0017] (1)本发明的高强度耐磨球墨铸钢，尤其适用于乳辊等各类耐磨工装部件其具有 优异的力学性能、强度高、耐磨性好。具体的说，本发明高强度耐磨球墨铸钢的抗拉强度 彡800Mpa，延伸率彡1. 0%，硬度彡30HRC。
[0018] 本发明的高强度耐磨球墨铸钢中存在一定数量的球状石墨和碳化物，不仅具备优 良的耐磨性，球状石墨的存在使其还具有较高的抗热裂、热疲劳性能，同时还具有良好的减 震性能和切削性能。此外，由于石墨相的存在避免了所制工件与被乳工件间的粘着磨损，显 著提高工件的表面质量。
[0019] (2)本发明的合金元素配比优化，所需的合金元素较少，而且完全不需要使用Ni、 V、Nb、W、Ti等贵金属，生产成本大大降低，对于工业生产来说具有非常高的实用价值，利于 推广使用。
【附图说明】
[0020] 图1是实施例1的高强度耐磨球墨铸钢的金相组织照片（100X);
[0021] 图2是实施例2的高强度耐磨球墨铸钢的金相组织照片（100X);
[0022] 图3是实施例3的高强度耐磨球墨铸钢的金相组织照片（100X);
[0023] 图4是实施例4的高强度耐磨球墨铸钢的金相组织照片（100X);
[0024] 图5是实施例5的高强度耐磨球墨铸钢的金相组织照片（100 X)。
【具体实施方式】
[0025] -种高强度耐磨球墨铸钢，其化学成分，按质量百分比计：C :1. 35~1. 5%，Si: 1. 3 ~1. 6 %，Mn :0? 6 ~0? 8 %，Cr :0? 8 ~1. 0 %，Mo :0? 3 ~0? 5 %，P :彡 0? 04 %，S : < 0. 04%，余量为铁和不可避免杂质。
[0026] 高强度耐磨球墨铸钢的制备方法，包括如下步骤：
[0027] (1)合金熔炼：根据合金组分及含量进行配料，按照合金配料将增碳剂、废钢、钼 铁和铬铁、回炉料等装入感应炉内，待全部熔化成钢水后进行除渣、扒渣、保温、光谱成分分 析，出炉前加入锰铁、硅铁；其中，增碳剂是采用高温煅烧石墨化晶体型增碳剂。
[0028] (2)孕育和球化处理：将熔炼好的合金控制在出炉温度范围内，并预先在浇包包 底放入稀土硅和硅铁，其中硅铁作为孕育剂覆盖在稀土表面，粒度不大于15mm，钢水出炉 后要在浇包内进行充分搅拌以促使孕育和球化处理进行完全；其中，出炉温度宜控制在 1550 ~1600°C。
[0029] (3)浇注：浇注前浇口对准浇口杯，待达到浇注温度时全流浇注，钢水上升至大冒 口 2/3高度时减流保持钢水缓慢上升，整个浇注过程不允许出现断流紊流现象；其中，浇注 温度宜控制在1440~1480°C。
[0030] (4)热处理：对浇注的试棒或铸件采用正火+回火的方式进行热处理。其中，正火 工艺为以不高于60°C/min的加热速度先加热至950±30°C保温一定时间，保温时间依试棒 或铸件壁厚大小进行调整，再将温度降至850±20°C出炉吹风正火。回火工艺为以不高于 60°C /min的加热速度加热至650±30°C保温一定时间后随炉冷却。
[0031] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0032] 实施例1:
[0033] 在碱性中频感应炉中依次加入1. 30%增碳剂、78. 98%废钢、1. 43%铬铁、0.53% 钼铁和16. 0%回炉料，待全部熔化成钢水后进行除渣、扒渣、保温、光谱成分分析，待温度达 到1450°C时加入0. 28%锰铁、1. 17%硅铁；将熔炼好的合金控制在1570°C的出炉温度，并 预先在浇包包底放入0. 31 %稀土硅和硅铁，并将粒度不大于15mm的硅铁覆盖在稀土表面， 钢水出炉后在浇包内进行充分搅拌，待温度达到1460°C时进行浇注，铸件清砂后先以不高 于60°C /min的加热速度先加热至940°C保温4h，再将温度降至850°C出炉吹风正火，再以 不高于60°C /min的加热速度加热至650°C保温4h后随炉冷却。本实施例的高强度耐磨球 墨铸钢的化学成分以及力学性能检测结果详见表1和表2,由图1所示，金相组织主要为珠 光体和碳化物，并伴随有球状石墨析出。
[0034] 表1高强度耐磨球墨铸钢的化学成分
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[0038] 实施例2 :
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