专利名称：一种耐磨耐热麻口铸铁材料及制备方法
技术领域：
本发明属于金属材料领域，涉及一种耐磨耐热麻口铸铁材料及其制备方法。
背景技术：
在金属材料领域中，耐磨耐热铸铁作为低成本耐磨耐热材料一直受到普遍重视。张山纲等在铸造技术2003年第2期研究了低合金抗磨麻口铸铁的设计与制备。 试验材料的主要化学成分叫为2. 5% 3. 5% C ；1. 0% 2. 0% Si ；0. 5% 1 .5% Mn ；0. 5% -2. 0% (Co+Cu)；小于1. 0% Cr、Mo。但是麻口铁主要由渗碳体组成， 渗碳体虽硬但脆。材料的韧性低。不利于材料耐磨耐热性能的提高。CN200610163305. X号申请公开一种高温强度和抗氧化性改善的高硅铁素体耐热 铸铁，包括2. 5-3. 8wt% 的 C、5. 0-7. Owt % ^ Si、0. 2-0. 8wt % 的 Μη、0· 05wt% 或更少 的 P、0. 02wt%或更少的 S、0. 5-1.Mo、0. Iwt %或更少的 Co、0. 5wt%或更少的 V、 0.01-0. 1衬％的0、0.05衬％或更少的Sb、和余量狗。该铸铁使用了尽管使用了不少稀贵 元素如Mo、Co、V等，但使用了大量的硅，材料的韧性和抗拉强度都受到了很大的限制。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种耐磨耐热麻口铸铁材料，该材料 具有良好的性能。本发明的另一目的是提供一种耐磨耐热麻口铸铁材料的制备方法，该制备方法工 艺简单，生产成本低，适于工业化生产。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种耐磨耐热麻口铸铁材料，该材料以麻口铸铁为基体，在基体中分布着由铁丝形成 的金属丝团，所用铁丝直径为0. 2-2mm，金属丝团的直径为10-15cm，铁丝占材料的体积百 分比为5-40% ；麻口铸铁基体的化学成分的重量百分含量C为2. 6% 3%，Si为2. 1% 2. 4%, Mn 为 0. 3-0. 4%, Gd 为 0. 5-1%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余为 Fe ；铁丝的化学成分的重量百分含量为C为0. 08-0. 12%，Si为0. 3% 0. 5%, Mn为 0. 3-0. 50%, P<0. 02%, S <0.025%,其余为 Fe。基体中还分布有化合物Co3C、Co2Si、Cr3Si和Cr23C6颗粒。一种耐热麻口铸铁材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤镀铬铁丝和镀钴铁丝的准备取直径为l_2mm、成分重量百分含量C为0. 08-0. 12%，Si 为0. 3% 0. 5%, Mn为0. 3-0. 50%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余为Fe的铁丝，控制铁丝占 材料的体积百分比为5-40% ；按常规方法在一半铁丝表面分别镀铬，另一半铁丝表面镀钴， 分别形成镀铬铁丝和镀钴铁丝；镀层的厚度均为100-500微米，按清洁球生产的常规方法将上述镀铬铁丝和镀钴铁丝各取一根丝形成球状的混合双 丝金属丝团，金属丝团直径为10-15cm，将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝团的松紧程度由铁丝占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满铸型；布置完毕后，将铸 型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铁水浇注；麻口铸铁材料基体的准备按重量百分含量C为2. 6% 3%，Si为2. 1% 2. 4%, Mn为 0. 3-0. 4%, Gd为0. 5-1%, P<0. 08%, S<0. 25%,其余为！^的麻口铸铁原料进行配料；麻口 铸铁原料在感应电炉中熔化，形成液态铁水，熔化温度为1460-1490°C ；将上述麻口铸铁铁水浇入装有金属丝团的干砂铸型，液态铁水将镀铬铁丝和镀钴铁丝 包围，然后冷却凝固，形成以麻口铸铁为基的其中分布有金属丝团的材料。本发明相比现有技术的有益效果如下1、本发明的材料中铁丝自身具有相当的强度和较高的韧性。铁丝和麻口铁的基体都是 铁。因此铁丝和麻口铁很容易结合起来，形成很好的冶金结合。这样，铁丝分布在脆性麻口 铁中，对材料具有很好的增强增韧作用。2、当铁水进入铸型型腔与铁丝接触，铁丝表面的Co和Cr熔于铁水，铁水中的C、 Si和铁丝表面的Co和Cr反应形成Co2Si、Cr3Si、Co3C和Cr23C6，促进铁水中的C以碳化 物的形式析出，这些反应物比渗碳体硬度更高。形成的这种特殊化合物进一步提高了材料 的耐磨耐热性。3、Gd对麻口铁的组织具有显著细化的作用，对于麻口铁的增韧有重要的作用。另 外C和Gd也会形成C和Gd化合物Gd2C，分布于基体中也有助于材料耐磨耐热性的提高。 本发明材料中P、S为中的杂质，控制在允许的范围。4、本发明的材料不用贵重元素，主要合金元素又铁丝带入，铁丝材料成本低，制备 工艺简便，生产成本低，生产的合金材料性能好，而且非常便于工业化生产。本发明的材料性能见表1。
图1为本发明实施例一制得的耐磨耐热麻口铸铁材料的金相组织。图1可以看到在麻口铸铁与铁丝结合良好。
具体实施例方式以下各实施例仅用作对本发明的解释说明，其中的重量百分比均可换成重量g、kg 或其它重量单位。以下铁丝均为市购，镀层自制。实施例一镀铬铁丝和镀钴铁丝的准备取直径为 1mm、成分为 C 为 0. 08%, Si 为 0. 3%, Mn 为 0. 3%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其 余为Fe的铁丝。控制铁丝占材料的体积百分比为5%。按常规方法在一半铁丝表面分别镀铬，另一半铁丝表面镀钴，分别形成长度相当 的镀铬铁丝和镀钴铁丝；镀层的厚度均为100微米；按清洁球生产的常规方法将上述镀铬铁丝和镀钴铁丝各取一根丝形成球状的混合双 丝金属丝团(两根丝同时成形，形成双丝金属丝团，成型可按洗碗用的清洁球或称钢丝球的 方法制作)，金属丝团直径为15cm，将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝团的松紧 程度由铁丝占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满铸型；布置完毕后，将铸型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铁水浇注；麻口铸铁材料基体的准备按重量百分含量C为2.6%，Si为2. 1%，Mn为0.3%，Gd为 0.5%，P<0. 08%, S <0.2596，其余为！^的麻口铸铁原料进行配料；麻口铸铁原料在感应电 炉中熔化，熔化温度为1475-1485°C ；将上述麻口铸铁铁水浇入装有金属丝团的干砂铸型，液态铁水将镀铬铁丝和镀钴铁丝 包围，然后冷却凝固，形成以麻口铸铁为基的其中分布有金属丝团的材料。实施例二 麻口铸铁材料基体成分按重量百分含量c为3%，Si为2. 4%, Mn为0. 4%, Gd为1%， Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余为Fe进行配料。铁丝成分为C 为 0. 12%, Si 为 0. 5%, Mn 为 0. 50%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余为 狗。铁丝直径为2mm。控制铁丝占材料的体积百分比为40%。按常规方法取上述一半铁丝表面分别镀铬，另一半铁丝表面镀钴，分别形成长度 相当的镀铬铁丝和镀钴铁丝；镀层的厚度均为500微米。按清洁球生产的常规方法制作带 镀层的两种金属丝混合的双丝金属丝团，金属丝团直径为12cm。制备过程同实施例一。实施例三麻口铸铁材料基体成分按重量百分含量C为2. 8%，Si为2. 2%, Mn为0. 35%, Gd为 0. 8%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余为 Fe 进行配料。铁丝成分为C 为 0. 09%, Si 为 0. 4%, Mn 为 0. 4%, Ρ<0. 02%, S <0. 025%,其余为 狗。铁丝直径为1.2mm。铁丝占材料的体积百分比为3%。按常规方法取上述一半铁丝表面分别镀铬，另一半铁丝表面镀钴，分别形成长度 相当的镀铬铁丝和镀钴铁丝；镀层的厚度均为300微米。按清洁球生产的常规方法制作带 镀层的两种金属丝混合的双丝金属丝团，金属丝团直径为12cm。制备过程同实施例一。对比实施例四原料配比不在本发明范围内的实例麻口铸铁材料基体成分按重量百分含量C为2. 3%，Si为1%，Mn为0. 1%, Gd为0. 1%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余为！^进行配料。铁丝成分为C 为 0. 02%, Si 为 0. 2%, Mn 为 0. 2%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余为 狗。铁丝直径为0.8mm。铁丝占材料的体积百分比为4%。铁丝表面不镀钴，也不镀铬。按 清洁球生产的常规方法制作双丝(二股铁丝)金属丝团，金属丝团直径为12cm。制备过程同实施例一。对比实施例五原料配比不在本发明范围内的实例麻口铸铁材料基体成分按重量百分含量c为4%，Si为2. 8%, Mn为0. 5%, Gd为2%， P<0. 08%, S <0. 25%,其余为！^进行配料。铁丝成分为C 为 0. 2%, Si 为 0. 6%, Mn 为 0. 6%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余为 Fe。 铁丝直径为3mm。铁丝占材料的体积百分比为45%。按常规方法取上述一半铁丝表面分别镀铬，另一半铁丝表面镀钴，分别形成镀铬 铁丝和镀钴铁丝；镀层的厚度均为600微米。按清洁球生产的常规方法制作两种带镀层的 金属丝混合的双丝金属丝团，金属丝团直径为12cm。
制备过程同实施例一。表 权利要求
1.一种耐磨耐热麻口铸铁材料，该材料以麻口铸铁为基体，在基体中分布着由铁丝形 成的金属丝团，所用铁丝直径为0. 2-2mm，金属丝团的直径为10-15cm，铁丝占材料的体积 百分比为5-40% ；麻口铸铁基体的化学成分的重量百分含量C为2. 6% 3%，Si为2. 1% 2. 4%, Mn 为 0. 3-0. 4%, Gd 为 0. 5-1%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余为 Fe ；铁丝的化学成分的重量百分含量为C为0. 08-0. 12%，Si为0. 3% 0. 5%, Mn为 0. 3-0. 50%, P<0. 02%, S <0.025%,其余为 Fe。
2.根据权利要求1所述的耐磨耐热麻口铸铁材料，其特征在于所述基体中还分布有 化合物 Co3C、Co2Si、Cr3Si 和 Cr23C6 颗粒。
3.一种耐热麻口铸铁材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤镀铬铁丝和镀钴铁丝的准备取直径为l_2mm、成分重量百分含量C为0. 08-0. 12%，Si 为0. 3% 0. 5%, Mn为0. 3-0. 50%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余为Fe的铁丝，控制铁丝占 材料的体积百分比为5-40% ；按常规方法在一半铁丝表面分别镀铬，另一半铁丝表面镀钴， 分别形成镀铬铁丝和镀钴铁丝；镀层的厚度均为100-500微米，按清洁球生产的常规方法将上述镀铬铁丝和镀钴铁丝各取一根丝形成球状的混合双 丝金属丝团，金属丝团直径为10-15cm，将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝团的 松紧程度由铁丝占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满铸型；布置完毕后，将铸 型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铁水浇注；麻口铸铁材料基体的准备按重量百分含量C为2. 6% 3%，Si为2. 1% 2. 4%, Mn为 0. 3-0. 4%, Gd为0. 5-1%, P<0. 08%, S<0. 25%,其余为！^的麻口铸铁原料进行配料；麻口 铸铁原料在感应电炉中熔化，形成液态铁水，熔化温度为1460-1490°C ；将上述麻口铸铁铁水浇入装有金属丝团的干砂铸型，液态铁水将镀铬铁丝和镀钴铁丝 包围，然后冷却凝固，形成以麻口铸铁为基的其中分布有金属丝团的材料。
全文摘要
本发明提供一种耐磨耐热麻口铸铁材料及其制备方法，该材料具有良好的性能。其制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。该耐磨耐热麻口铸铁材料以麻口铸铁为基体，在基体中分布着由铁丝形成的金属丝团，所用铁丝直径为0.2-2mm，金属丝团的直径为10-15cm，铁丝占材料的体积百分比为5-40%。
文档编号C22C37/10GK102051545SQ201110007458
公开日2011年5月11日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者刘玲, 王玲, 赵浩峰 申请人:南京信息工程大学