本发明属于耐磨材料领域，具体涉及一种用于渣浆泵高韧性高铬铸铁材料及其性能分析。
背景技术：
据统计，我国每年消耗的金属耐磨材料约300万吨以上，其中相当一部分应用于渣浆泵，渣浆泵(slurrypump)从工作原理上讲属于离心泵，从概念上讲指通过借助离心力(泵的叶轮的旋转)的作用使固、液混合介质能量增加的一种机械，将电能转换成介质的动能和势能的设备。主要适用于:矿山、电厂、疏浚、冶金、化工、建材及石油等行业领域。
渣浆泵的主要工作的过流部件是泵体、叶轮和蜗壳，泵体内的叶轮装置位于轴上，并与电机连接形成一个整体。当电机带动叶轮旋转时，叶轮中的叶片迫使流体旋转，从而迫使流体的压力势能和动能增加。与此同时，流体在惯性力的作用下，从中心向叶轮边缘流去，并以很高的的速度流出叶轮，经过排出管路达到输送的目的。
过流部件(泵体、叶轮和蜗壳)目前用高铬铸铁(kmtbcr26)生产。但这些材料的韧性仍嫌较低(10×10×55mm无缺口试样的冲击值≤7.3j/cm2)容易开裂，不利于铸造，而且含钼、铜等合金元素，生产成本较高。因此这类高铬铸铁仍有待进一步改进和完善。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是制备一种成本低和性能好的新型耐磨复合材料，所制备一种用于渣浆泵高韧性高铬铸铁材料具有强度、硬度高和耐磨性好、铸造性能好等。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于渣浆泵高韧性高铬铸铁材料，以质量百分数计，化学成分中，含有：c3.0％-3.4％，cr18％-24％，ni1％-2％，w0.8％-1.2％，残留re0.01％-0.02％，其余为fe。
本发明还提供一种前文所述的用于渣浆泵高韧性高铬铸铁材料的制备方法，熔炼过程包括：
1)先加入废钢和生铁熔清，再加入铬铁、钨铁、镍调整铁水成分；
2)在出铁前5-10钟内先后加入锰铁和硅铁；
3)在出铁前1-3分钟加入0.04％-0.06％纯铝脱氧；
4)铁水出炉温度控制在1480-1500℃左右；
5)在包内冲入0.2％-0.5％高效稀土复合变质剂进行孕育处理；
6)往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖，并镇静5分钟左右，扒渣；
7)铁水浇注温度控制在1380-1420℃左右。
进一步地，熔炼过程在酸性中频电炉中进行。
更进一步，还包括对浇注冷却后的铸件进行清理的步骤。
优选地，还包括对浇注后冷却的铸件进行热处理的步骤。
优选地，热处理在台车式电阻炉内进行。
优选地，热处理工艺为正火空冷+回火空冷。
热处理的工艺为：于960-1060℃保温2-6h，出炉空冷；再在200-300℃保温2-8h，出炉空冷或炉冷。
通过上述技术方案，本发明可有效提高渣浆泵过流部件的强度、硬度及耐磨性，同时提高铸造性能；使其使用寿命为其他的2-3倍；可取代mo、ni、ti、cu、v等贵金属；价格低廉，节约成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。
本发明提供了一种用于渣浆泵高韧性高铬铸铁材料，以质量百分数计，化学成分中，含有：c3.0％-3.4％，cr18％-24％，ni1％-2％，w0.8％-1.2％，残留re0.01％-0.02％，其余为fe。
本发明还提供一种前文所述的用于渣浆泵高韧性高铬铸铁材料的制备方法，熔炼过程包括：
1)先加入废钢和生铁熔清，再加入铬铁、钨铁、镍调整铁水成分；
2)在出铁前5-10钟内先后加入锰铁和硅铁；
3)在出铁前1-3分钟加入0.04％-0.06％纯铝脱氧；
4)铁水出炉温度控制在1480-1500℃左右；
5)在包内冲入0.2％-0.5％高效稀土复合变质剂进行孕育处理；
6)往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖，并镇静5分钟左右，扒渣；
7)铁水浇注温度控制在1380-1420℃左右。
进一步地，熔炼过程在酸性中频电炉中进行。
更进一步，还包括对浇注冷却后的铸件进行清理的步骤。
优选地，还包括对浇注后冷却的铸件进行热处理的步骤。
优选地，热处理在台车式电阻炉内进行。
优选地，热处理工艺为正火空冷+回火空冷。
热处理的工艺为：于960-1060℃保温2-6h，出炉空冷；再在200-300℃保温2-8h，出炉空冷或炉冷。
发明人根据自身的经验，推测，其化学成分作用：
碳和铬的主要作用是保证铸铁中碳化物数量和形态。随着c量提高，碳化物增多；随着cr/c比的增加，共晶碳化物的形貌经历了由连续网状→片状→杆状连续程度减小的过程，共晶碳化物晶体类型经历由m3c→m3c+m7c3→m7c3的变化过程。当共晶碳化物不变，且cr/c为6.6-7.1时，同铬铸铁的断裂纹扩展能力最强。根据这些原理，宜将c量定为3.0-3.5％，cr量为18-24％。基体中的cr还可以提高材料的淬透性。加入1-2％镍，其作用是增加高铬铸铁的淬透性，抑制奥氏体基体向珠光体的转变，促进马氏体基的形成。加入0.8-1.2％钨，钨既能与碳形成碳化物，又能熔入基体，提高其硬度，增加耐磨性，但随着钨的增加，碳化物割裂基体加剧，影响其韧性，故限制加入。加入高效稀土复合变质剂，其作用是脱氧和去硫，从而抑制夹杂物在晶界的偏聚，改善晶界状况；另外，由于稀土元素偏聚、吸附在碳化物择优长大的方向上，使碳化物的生长受到抑制，从而使其变得均匀、孤立，而其他变质元素可以形成弥散分布的碳、氮化合物，阻止晶粒长大，从而细化晶粒。稀土复合变质剂的以上作用不仅改善材料的显微组织，而且可使材料在硬度特别是冲击韧性明显提高。残留re0.01-0.02％，熔炼时加入高效稀土复合变质剂取0.2-0.5％为宜。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
熔炼工艺1
熔炼在500kg酸性中频电炉中进行
先往500kg酸性中频电炉中加入废钢和生铁熔清，再加入铬铁、钨铁、镍调整铁水成分。
2)在出铁前5钟内先后加入锰铁和硅铁。
3)在出铁前2分钟加入0.05％纯铝脱氧。
4)铁水出炉温度控制在1480℃左右。
5)在包内冲入0.2％高效稀土复合变质剂进行孕育处理。
6)往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖，并镇静5分钟左右，扒渣。
7)铁水浇注温度控制在1380℃左右。
熔炼工艺2
熔炼在500kg酸性中频电炉中进行
先往500kg酸性中频电炉中加入废钢和生铁熔清，再加入铬铁、钨铁、镍调整铁水成分。
2)在出铁前10钟内先后加入锰铁和硅铁。
3)在出铁前2分钟左右加入0.06％纯铝脱氧。
4)铁水出炉温度控制在1500℃左右。
5)在包内冲入0.5％高效稀土复合变质剂进行孕育处理。
6)往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖，并镇静5分钟左右，扒渣。
7)铁水浇注温度控制在1420℃左右。
熔炼工艺3
熔炼在500kg酸性中频电炉中进行
先往500kg酸性中频电炉中加入废钢和生铁熔清，再加入铬铁、钨铁、镍调整铁水成分。
2)在出铁前8钟内先后加入锰铁和硅铁。
3)在出铁前2分钟左右加入0.05％纯铝脱氧。
4)铁水出炉温度控制在1490℃左右。
5)在包内冲入0.4％高效稀土复合变质剂进行孕育处理。
6)往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖，并镇静5分钟左右，扒渣。
7)铁水浇注温度控制在1400℃左右。
实施例一
按照熔炼工艺1所得一种用于渣浆泵高韧性高铬铸铁材料，以质量百分数计，其化学成分为：c3.1％，cr22％、ni1％、w0.9％、残留re0.01％，其余为fe。
实施例二
按照熔炼工艺2所得一种用于渣浆泵高韧性高铬铸铁材料，以质量百分数计，其化学成分为：c3.2％，cr为20％、ni2％、w1.0％、残留re0.02％，其余为fe。
实施例三
按照熔炼工艺3所得一种用于渣浆泵高韧性高铬铸铁材料，以质量百分数计，其化学成分为：c为3.3％，cr为24％、ni1.5％、w1.2％、残留re0.02％，其余为fe。
热处理工艺1
铸件清理后，进行热处理。热处理在台车式电阻炉内进行，热处理工艺为“正火空冷+回火空冷”，960℃保温2h，出炉空冷，300℃保温4h，出炉空冷或炉冷。
热处理工艺2
铸件清理后，进行热处理。热处理在台车式电阻炉内进行，热处理工艺为“正火空冷+回火空冷”，1000℃保温3h，出炉空冷，220℃保温6h，出炉空冷或炉冷。
性能特点及优势
铸态
组织：索氏体+共晶碳化物及条状块壮棒状碳化物。
硬度：实施例1-3中的硬度差别不大，在hrc48.6-51.7之间，平均硬度：hrc49。
热处理态
经过“正火空冷+回火空冷”的热处理后，硬度平均为hrc60.5，冲击韧性高达8j/cm2(10×10×55mm无缺口试样)，相组织为马氏体+共晶碳化物+条状块状棒状碳化物。
根据实验结果，可得出以下性能特点：
1)、耐高温，组织稳定；
2)、硬度、屈服强度和抗拉强度高的同时具有较好的韧性；
3)、高温蠕变性能好，急冷急热温度不均匀的状态下减少产生疲劳裂纹机率；
4)、较好的热传导性；
5)、具有高耐磨性，抗腐蚀能力；
采用上述的方案后，可有效提高渣浆泵过流部件的强度、硬度及耐磨性等性能；使其使用寿命为其他的2-3倍；可取代mo、ni、ti、cu、v等贵金属；价格低廉，节约成本。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。