专利名称：改善Cr18W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法
技术领域：
本发明涉及一种改善Crl8W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法。
背景技术：
我国钨资源极为丰富，在高铬铸铁中加入一定量的钨所制成的白口铸铁是符合我 国国情的一种新型耐磨材料。含钨合金白口铸铁是具有硬度高、耐磨性好等特点的抗磨材 料。Crl8W2合金白口铸铁是根据我国资源情况研制的一种耐磨材料，不仅具有高耐磨性，而 且铸造性能也比较好，是一种很有应用前途的材料。Cr-W系合金白口铸铁中，钨分布在基体 和碳化物中，钨能改变碳化物的形态和分布。为了扩大钨合金白口铸铁的使用范围，确保使 用安全、可靠，开展改善Cr-W系合金白口铸铁机械加工的研究，扩大Cr-W系合金白口铸铁 的使用范围是十分必要的。目前对合金白口铸铁的机械加工特性研究报道较少，仅有的研究也是以其作为难 加工材料来处理的，即采用特殊加工刀具，如金刚石、陶瓷、立方氮化硼等刀具。但是由于这 些刀具价格昂贵，性能也不稳定，故推广使用不多，因此从优化刀具几何参数，和切削用量 方面及降低材料硬度方面做研究是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善Crl8W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法，通过改 变合金成分和热处理的方法来改变Crl8W2抗磨白口铸铁的组织和性能，从而达到Crl8W2 抗磨白口铸铁能进行普通机械加工的要求。上述的目的通过以下的技术方案实现一种改善Crl8W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法，该方法包括如下步骤a.通过不同合金成分的变化，确定Crl8W2抗磨白口铸铁的铸态组织和碳化物的 变化情况，以及变化情况与性能的关系；b.通过热处理工艺，改变Crl8W2抗磨白口铸铁的组织形态和性能；c.根据使用要求，进行后续热处理。所述的改善Crl8W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法，所述的热处理工艺过程为 将Crl8W2抗磨白口铸铁加热到1025-1035°C，保温2小时，然后随炉缓慢冷却到200°C以 下。所述的改善Crl8W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法，所述的后续热处理工艺过 程为将Crl8W2抗磨白口铸铁加热到975-985°C，保温2小时，然后空冷到室温，再回火加 热到245-255°C保温2小时，之后随炉缓慢冷却到室温。本发明的有益效果本发明提供的方法改善后的材料整体硬度较铸态时有所提高，足以满足一般抗磨 性能要求。采用普通硬质合金刀具对用本发明的方法改善后的Crl8W2合金白口铸铁与正 火态的45#钢进行对比切削加工试验，结果表明加工时的切削力，Crl8W2合金白口铸铁要
3明大于45#钢；而切削温度，Crl8W2合金白口铸铁要高于45#钢；加工表面质量，Crl8W2合 金白口铸铁也要好于45#钢。
附图1是1#组试样铸态组织金相图片。附图2是2#组试样铸态组织金相图片。附图3是3#组试样铸态组织金相图片。附图4是1#组试样退火后组织的金相图片。附图5是2#组试样退火后组织的金相图片。附图6是3#组试样退火后组织的金相图片。附图7是1#组试样正火+回火后组织的金相图片。附图8是2#组试样正火+回火后组织的金相图片。附图9是3#组试样正火+回火后组织的金相图片。附图10是退火工艺曲线图。附图11是正火+回火工艺曲线图。
具体实施例方式一种改善Crl8W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法，包括如下步骤a.通过不同合金成分的变化，研究确定Crl8W2抗磨白口铸铁的铸态组织和碳化 物的变化情况以及与性能的关系；试验主要选用铬铁、钨铁、生铁和废钢为原材料；熔炼制备Crl8W2白口铸铁的化 学成分见表1。根据工程情况，按不同合金成分(主要是C、其次是Cr、W量的不同)制备 1#、2#、3#组试样。将熔炼制备的Crl8W2白口铸铁材料浇注成12X 12X60mm的试样备用。表1试验材料的化学成分(wt% )
CSiMnPSCrWVFe2.5-3.20.6-1.00.8-1.017-191.5-2.51.0-3.0余量0.100.06将熔炼浇注不同合金成分的Crl8W2白口铸铁铸态试样进行性能测试和组织观 察。表2为铸态试样的性能测试结果。表2试验材料的铸态性能测试结果
性能指标1#2#3#洛氏硬度(HRC)535659冲击韧性flk(J/mm2)6.55.94.6
铸态的组织详见附图图1为1#组试样铸态的金相组织照片，从图片中可以看出 组织为一次碳化物(灰白色条状及小块状)+基体为淬火马氏体和残余奥氏体(大白及浅 灰块)+共晶莱氏体(灰黑部分)；图2为2#组试样铸态的金相组织照片；从图片中可以看 出组织为一次碳化物(灰白色条状及岛块状)+基体为淬火马氏体和残余奥氏体(大白及 浅灰块)+共晶莱氏体(灰黑部分)，共晶莱氏体比1#的增多，马氏体及残余奥氏体量减少； 图3为3#组试样的铸态金相组织照片，从图片中可以看出组织为一次碳化物(灰白色条状 及岛块状)+基体为淬火马氏体和残余奥氏体(大白及浅灰块)+共晶莱氏体(灰黑部分)， 一次碳化物和共晶莱氏体的增多，马氏体及残余奥氏体量减少。b.对铸造成型后的材料进行退火热处理，退火处理的工艺曲线如图10所示将 Crl8W2抗磨白口铸铁加热到1025-1035°C，保温2小时，然后随炉缓慢冷却到200°C以下。将退火后不同组的Crl8W2白口铸铁试样进行性能测试和组织观察。表3为退火 后试样的性能测试结果。表3试验材料退火后的性能测试结果 图4为1#组试样退火后的金相组织照片，从图片中可以看出组织为一次碳化物 (白色条状及小块状)+基体为索氏体(黑色团)+二次碳化物(细小粒状)；图5为2#组 试样退火后的金相组织照片，从图片中可以看出组织为一次碳化物(白色条状及小块状)+ 基体为索氏体(黑色团)+二次碳化物(细小粒状)；图6为3#组试样退火后的金相组织照 片，从图片中可以看出组织为一次碳化物(白色条状及小块状)+基体为索氏体(黑色团)+ 二次碳化物(细小粒状)。对退火处理后的材料再进行正火(淬火)+回火处理，正火(淬火)+回火处理的 工艺曲线如图11所示将Crl8W2抗磨白口铸铁加热到975_985°C，保温2小时，然后空冷 到室温，再回火加热到245-255°C保温2小时，之后随炉缓慢冷却到室温。将正火+回火后不同组的Crl8W2白口铸铁试样进行性能测试和组织观察。表4 为正火+回火后试样的性能测试结果。表4试验材料正火+回火后的性能测试结果 图7为1#组试样正火+回火后的金相组织照片，从图片中可以看出组织为一次碳 化物(白色条状及小块状)+回火马氏体(灰色团)+二次碳化物(细小粒状)；图8为2# 组试样正火+回火后的金相组织照片，从图片中可以看出组织为一次碳化物(白色条状及 小块状)+回火马氏体(灰色团)+二次碳化物(细小粒状)；图9为3#组试样正火+回火 后的金相组织照片，从图片中可以看出组织为一次碳化物(白色条状及小块状)+回火马氏 体(灰色团)+ 二次碳化物(细小粒状)。通过调整合金成分和热处理，可以改变Crl8W2白口铸铁碳化物形态和组结结构， 而且性能也发生明显改变；调整成分后Crl8W2白口铸铁，经退火处理硬度可降至普通切削 加工范围，有利于扩大Crl8W2白口铸铁的应用范围；Crl8W2白口铸铁经正火(淬火)+回 火后，在冲击韧性没用明显降低的情况下，硬度提高到HRC62-66。c.通过与45#钢对比切削试验，确定Crl8W2抗磨白口铸铁的切削特性；为Crl8W2 抗磨白口铸铁的扩大应用提供技术基础。切削试验在CA6140可变频调速车床上进行，试验装置如图12。采用硬质合金刀片 进行切削试验。采用对比试验的方法，对Crl8W2白口铸铁进行切削试验。Crl8W2白口铸铁用1# 组试样退火组织状态；对比试样用45#钢，热处理状态为正火。切削试验结果如表5、表6 表5 45#钢(正火态)采用硬质合金刀片切削试验数据 表6 Crl8W2 (退火态)采用硬质合金刀片切削试验数据 试验结果表明，Crl8W2合金白口铸铁加工时的切削力要明大于45#钢；而切削温
度要高于45#钢；且加工表面质量也要好于45#钢。
权利要求
一种改善Cr18W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法，其特征是该方法包括如下步骤a.通过不同合金成分的变化，确定Cr18W2抗磨白口铸铁的铸态组织和碳化物的变化情况，以及变化情况与性能的关系；b.通过热处理工艺，改变Cr18W2抗磨白口铸铁的组织形态和性能；c.根据使用要求，进行后续热处理。
2.根据权利要求1所述的改善Crl8W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法，其特征是所 述的热处理工艺过程为将Crl8W2抗磨白口铸铁加热到1025-1035°C，保温2小时，然后随 炉缓慢冷却到200°C以下。
3.根据权利要求1或2所述的改善Crl8W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法，其特征 是所述的后续热处理工艺过程为将Crl8W2抗磨白口铸铁加热到975-985°C，保温2小 时，然后空冷到室温，再回火加热到245-255°C保温2小时，之后随炉缓慢冷却到室温。全文摘要
改善Cr18W2抗磨白口铸铁的加工性能的方法，含钨合金白口铸铁是具有硬度高、耐磨性好等特点的抗磨材料，目前对合金白口铸铁的机械加工特性研究报道较少。本发明的方法包括a.通过不同合金成分的变化，确定Cr18W2抗磨白口铸铁的铸态组织和碳化物的变化情况，以及变化情况与性能的关系；b.通过热处理工艺，改变Cr18W2抗磨白口铸铁的组织形态和性能；c.根据使用要求，进行后续热处理。本发明用于改善Cr18W2抗磨白口铸铁的加工性能。
文档编号C21D5/04GK101880759SQ200910071978
公开日2010年11月10日 申请日期2009年5月7日 优先权日2009年5月7日
发明者任善之, 刘兆晶, 姚秀荣, 左锋 申请人:哈尔滨理工大学