本发明材料因铬和锰的加入而具有优异的淬透性，铸态下可获得高硬度的马氏 体基体；
[0018] 4)本发明含络Fe - B合金硬度大于64HRC，冲击韧性大于15J/cm2,抗拉强度大于 700MPa〇
【具体实施方式】
[0019] 以下结合实施例对本发明做进一步详述，但本发明并不限于以下实施例。
[0020] 实施例1 :
[0021] 采用500公斤中频感应电炉熔炼含铬Fe - B合金，具体制备工艺步骤是：
[0022] ①采用质量分数90%的Q235废钢（Q235废钢的化学成分质量分数为：0. 17% 的 C，0· 45 % 的 Mn，0· 22 % 的 Si，0· 031 % 的 S，0· 038 % 的 P，余量为 Fe)、8 % 的氮化锰铁 (氮化锰铁的化学成分质量分数为：60· 17% Mn, 5.99 % N, 0.32 % C, 0.57 % Si, 0.063 % P，0. 018% S,余量Fe)、1.5 %的钛铁（钛铁的化学成分质量分数为：39. 56% Ti, 3. 01% Al, 1. 89% Si, 0· 012%P, 0· 14% Cu, 0· 06% C, 0· 008% S, I. 35%Mn,余量Fe)和 0· 5% 的金 属铝配料，先将质量分数90%的Q235废钢在电炉内加热至1597°C，然后加入质量分数8% 的氮化锰铁，保温5分钟后，继续加入质量分数0. 5%的金属铝，继续保温8分钟后，加入质 量分数1. 5 %的钛铁，升温至1648°C时，加入颗粒尺寸为12~25mm，并经650°C烘烤90分 钟的Cr-B-C中间铁合金，Cr-B-C中间铁合金的加入量占炉内钢水质量分数的20 %，Cr-B-C 中间铁合金的化学组成及其质量分数为40. 84%Cr、7. 68%B、4. 57%C、1. 29%Si、0. 029% S、0. 034% P、余量Fe，钢水保温10分钟后出炉到浇包；
[0023] ②将浇包内的钢水扒渣，当其温度降至1475°C时，将钢水浇入铸型，钢水浇铸完6 小时后，开箱清理铸件，随后继续将铸件入炉加热至280°C，保温12小时后，出炉空冷至室 温，即可获得含铬Fe - B合金，其力学性能见表1。
[0024] 实施例2 :
[0025] 采用1000公斤中频感应电炉熔炼含铬Fe - B合金，具体制备工艺步骤是：
[0026] ①采用质量分数89 %的Q235废钢（Q235废钢的化学成分质量分数为：0.21% 的 C，(λ 46 % 的 Mn，(λ 18 % 的 Si，(λ 030 % 的 S，(λ 028 % 的 P，余量为 Fe)、9 % 的氮化锰铁 (氮化锰铁的化学成分质量分数为：62.86% Mn, 6.43 % N, 0.28 % C, 0.55 % Si, 0.057 % P，0.015 % S，余量Fe)、1.4 %的钛铁（钛铁的化学成分质量分数为：38.60% Ti, 4. 29% △1，2.08%51，0.015%卩，0.12%〇1，0.08%(：，0.009%5，1.50%]\111，余量卩6)和0.6%的金 属铝配料，先将质量分数89 %的Q235废钢在电炉内加热至1584°C，然后加入质量分数9 % 的氮化锰铁，保温8分钟后，继续加入质量分数0. 6%的金属铝，继续保温5分钟后，加入质 量分数1. 4 %的钛铁，升温至1631 °C时，加入颗粒尺寸为12~25mm，并经700°C烘烤80分 钟的Cr-B-C中间铁合金，Cr-B-C中间铁合金的加入量占炉内钢水质量分数的23 %，Cr-B-C 中间铁合金的化学组成及其质量分数为44. 72%Cr、6. 35%B、4. 94%C、1. 02%Si、0. 032% S、0. 037% P、余量Fe，钢水保温12分钟后出炉到浇包；
[0027] ②将浇包内的钢水扒渣，当其温度降至1451°C时，将钢水浇入铸型，钢水浇铸完4 小时后，开箱清理铸件，随后继续将铸件入炉加热至250°C，保温15小时后，出炉空冷至室 温，即可获得含铬Fe - B合金，其力学性能见表1。
[0028] 实施例3 :
[0029] 采用500公斤中频感应电炉熔炼含铬Fe - B合金，具体制备工艺步骤是：
[0030] ①采用质量分数88%的Q235废钢（Q235废钢的化学成分质量分数为：0. 16% 的 C，0· 62 % 的 Mn，0· 27 % 的 Si，0· 039 % 的 S，0· 042 % 的 P，余量为 Fe)、10 % 的氮化锰铁 (氮化锰铁的化学成分质量分数为：60.57% Mn, 5.42 % N, 0.29 % C, 0.82 % Si, 0.058 % P，0. 020% S,余量Fe)、1.2 %的钛铁（钛铁的化学成分质量分数为：40. 51% Ti, 2. 86% Al, 1. 53% Si, 0· 017%P, 0· 10% Cu, 0· 07% C, 0· 012% S, 2· 05%Mn,余量 Fe)和 0· 8% 的金 属铝配料，先将质量分数88%的Q235废钢在电炉内加热至1589°C，然后加入质量分数10% 的氮化锰铁，保温7分钟后，继续加入质量分数0. 8%的金属铝，继续保温6分钟后，加入质 量分数1. 2 %的钛铁，升温至1640°C时，加入颗粒尺寸为12~25mm，并经800°C烘烤60分 钟的Cr-B-C中间铁合金，Cr-B-C中间铁合金的加入量占炉内钢水质量分数的25 %，Cr-B-C 中间铁合金的化学组成及其质量分数为42. 81%Cr、6. 90%B、4. 72%C、1. 17%Si、0. 028% S、0. 029% P、余量Fe，钢水保温15分钟后出炉到浇包；
[0031] ②将浇包内的钢水扒渣，当其温度降至1467°C时，将钢水浇入铸型，钢水浇铸完5 小时后，开箱清理铸件，随后继续将铸件入炉加热至260°C，保温14小时后，出炉空冷至室 温，即可获得含铬Fe - B合金，其力学性能见表1。
[0032] 表1含铬Fe - B合金力学性能
[0033]
[0034] 本发明含铬Fe -B合金中不含镍、钼、钒等贵重合金元素，成本低廉，且硼、铬以中 间高碳铁合金形式加入，确保硼快速熔于钢水中，使硼元素回收率大于95%。本发明含铬 Fe - B合金具有优异的力学性能和良好的耐磨性，在ML - 10磨料磨损试验机上的磨损试验 结果表明，其磨损失重量比Crl5M〇3高铬铸铁低40%以上，具有优异的耐磨性，在抗磨零部 件上具有良好的推广应用前景。
【主权项】
1. 铸造含铬Fe-B合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 采用质量分数88~90%的Q235废钢、8~10%的氮化锰铁、1. 2~1. 5%的钛铁和 0. 5~0. 8 %的金属铝配料，先将质量分数88~90 %的Q235废钢在电炉内加热至1580~ 1600°C，然后加入质量分数8~10 %的氮化锰铁，保温5~8分钟后，继续加入质量分数 0. 5~0. 8%的金属铝，继续保温5~8分钟后，加入质量分数1. 2~1. 5%的钛铁后升温， 升温至1630~1650°C时，加入颗粒尺寸为12~25mm、并经650~800°C烘烤60~90分钟 的Cr-B-C中间铁合金，钢水保温10~15分钟，出炉到浇包；其中Cr-B-C中间铁合金的加 入量占炉内钢水质量的20~25% ; (2) 将步骤（1)浇包内的钢水扒渣，当其温度降至1450~1480°C时，将钢水浇入铸型， 钢水浇铸完4~6小时后，开箱清理铸件，随后继续将铸件入炉加热至250~280°C，保温 12~15小时，然后出炉空冷至室温，即可获得含铬Fe-B合金。2. 按照权利要求1的方法，其特征在于，Cr-B-C中间铁合金的化学组成及其质量分数 为 40 ~45% Cr、6 ~8% B、4. 5 ~5. 0% C、〈1. 5% Si、〈0? 04% S、〈0? 04% P、余量 Fe。3. 按照权利要求1的方法，其特征在于，Q235废钢的化学成分及质量分数为：0. 14~ 0? 22 % 的 C，0? 30 ~0? 65 % 的 Mn，彡 0? 30 % 的 Si，彡 0? 050 % 的 S，彡 0? 045 % 的 P，余量为 Fe04. 按照权利要求1的方法，其特征在于，氮化锰铁的化学成分及质量分数为：60~ 63% Mn, 5. 0 ~6. 5% N，C 彡 0? 5%，Si 彡 I. 0%，P 彡 0? 08%，S 彡 0? 04%，余量 Fe。5. 按照权利要求1的方法，其特征在于，钛铁的化学成分质量分数为：38~42 % Ti,〈5. 0% Al,〈2. 5% Si,〈0? 02% P，〈0? 20% Cu,〈0? 10% C，〈0? 02% S，〈2. 5% Mn,余量Fe。6. 按照权利要求1-5的任一方法制备得到的铸造含铬Fe-B合金。
【专利摘要】一种铸造含铬Fe-B合金及其制备方法，属于铸造技术领域。采用质量分数88～90％的Q235废钢、8～10％的氮化锰铁、1.2～1.5％的钛铁和0.5～0.8％的金属铝配料，并在电炉内熔化，升温至1630～1650℃时，加入占炉内钢水质量分数的20～25％Cr-B-C中间铁合金，然后将钢水浇入铸型，钢水浇铸完4～6小时后，开箱清理铸件，并将铸件去应力退火，获得性能优异的含铬Fe-B合金。
【IPC分类】C22C33/06, C22C38/32
【公开号】CN104975218
【申请号】CN201510264513
【发明人】符寒光, 蒋业华, 周荣, 李祖来, 周荣锋, 卢德宏
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月22日