专利名称：稀土硼多元合金耐磨铸铁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐磨铸铁，特别是一种稀土硼多元合金耐磨铸铁。
目前，我国机械制造、矿山和水泥等行业每年消耗的金属耐磨材料超过百万吨。其中磨球的消耗量每年就有几十万吨，其材质为锰系铸铁、锻钢及铬系铸铁，前两种磨球耐磨性差，铬系铸铁球在水泥行业使用耐磨性好，但在研磨矿石方面效果不明显，又由于我国铬资源较缺，所以使其生产成本较高，从而限制了该产品在金属矿山行业的推广应用。
本发明的目的在于提供一种具有良好的耐磨性的耐磨铸铁。
本发明所提供的耐磨铸铁为稀土硼多元合金，其化学成分(重量%)为碳C3.00～3.70 硼B0.05～0.30钼Mo0～0.50 铜Cu0～1.00锰Mn0.4～1.00 硅Si0.55～1.00磷P＜0.07 硫S＜0.07Re 0.01～0.05余量为铁 Fe本发明充分利用了我国硼铁矿贮量大，资源丰富的优势，使高炉冶炼分离的含硼生铁得到合理有效利用，解决了含硼生铁用途小的矛盾。而且使这种耐磨铸铁生产成本低于铬系耐磨铸铁和锰系耐磨铸铁。实验表明用该种耐磨铸铁浇铸的磨球，在型号为φ2.7m×2.1m金矿球磨机中，工作1561小时，处理矿量18623吨，耐磨性比原来用锰系铸铁球提高43%。
下面结合实施例详细描述本发明主要化学成份的选择依据及熔炼工艺。
化学成份选择的依据是(1)碳C是碳化物形成元素，而在耐(抗)磨铸铁中，碳化物的组成、形态、分布及数量是决定其性能的关键因素。碳量过高碳化物数量过多，碳量过低、碳化物数量减少，对铸铁的耐磨性都有不利的影响。
(2)硼B在铸铁中是反石墨化元素，它在奥氏体中的最大固溶度是0.018%，其余硼与碳形成硼碳化合物。硼又能显著提高金属材料的淬透性，使铸铁出现马氏体，随含硼量增加，硼碳化物结构将变复杂，数量也增加，其宏观硬度和硼碳化物的显微硬度也随之提高。试验表明该铸铁中硼含量若低于0.05%，其耐磨性差，若高于0.30%时，该铸铁的韧性明显降低，脆性增加。
(3)钼Mo是显著提高淬透性的元素，既可固溶于奥氏体，又可形成碳化物及复杂的多元碳化物。钼分布在共晶碳化物和基体间，能细化碳化物和晶粒，加钼能提高铸铁的综合机械性能，根据应用情况，钼含量控制在0～0.50%。
(4)铜Cu在铁素体中的作用与镍相似，可以提高其淬透性、韧性和细化晶粒。根据应用情况，铜量控制在0～1.0%。
(5)锰Mn既能形成碳化物，又能溶于基体，锰能稳定珠光体，增加残余奥氏体。锰含量应控制在0.40～1.50%。
(6)硅Si在铸铁中是促进石墨化元素，有减少白口的倾向。硅能影响铸铁的铸造性能，硅能影响韧性，硅量高会导致脆性增加。硅含量控制在0.55～1.00%。
(7)磷、硫P和S是随炉料或熔化过程中混入的有害杂质，应该越低越好。
(8)稀土Re在本发明中是作为变质剂加入的，目的是净化铁液，使铸铁中连续网状碳化物变为断网状碳化物。Re过低则起不到变质作用，过高又会生成稀土夹杂物，降低了铸铁的韧性。
本发明的工艺流程为配料-熔炼-出铁液-加变质剂-浇注。
配料的主要原料是含硼生铁和废钢，如果没有含硼生铁，可以采用硼铁合金或硼砂为加硼剂，并配以适当的炼钢生铁，但最好是采用含硼生铁，这样做既使含硼生铁中的硼得到合理利用，又能降低耐磨铸铁的生产成本。其它原料如锰铁、钼铁随上述炉料同时入炉，铜则加在铁液包底。
熔炼炉型采用2t/h二排大间距冲天炉(无前炉)，也可以用中频或工频感应电炉，根据冲天炉的烧损情况，调整配料组成，控制风量和焦耗量，要求铁液出炉温度＞1450℃。
变质剂采用1号稀土硅铁合金，其成分为稀土含量24～30%、硅含量30～40%，其余为铁。稀土硅铁合金的加入量以0.4～0.8%为宜。稀土硅铁合金可以一次性加入铁液包底，也可以分两批加入，一部分加在(大)包底，而另一部分加在出铁槽中，Re的最佳控制量在0.015～0.030%，铁液经搅拌后扒渣，分别浇入小浇注包待浇注。其浇注温度为1340～1400℃。
按上述工艺操作，以其中一包铁液为例，其化学成份为(重量%)C:3.38 Si:0.55 Mn:0.59 P:0.044S:0.059 B:0.068 Re:0.022用上述铁液浇注金属型试棒，其机械性能为HRC＝54 ak＝7.5J/cm2。
同样按上述工艺操作，以另一包铁液的为例，其化学成份为(重量%)C:3.28 Si:0.92 Mn:0.49 P:0.034S:0.050 B:0.056 Mo:0.20 Cu:0.55Re:0.034上述成份的金属型试棒的机械性能为HRC＝52ak＝8.0J/cm权利要求
1.一种稀土硼多元合金耐磨铸铁，其特征在于该铸铁的化学成份为(重量%)C3.00～3.70 B0.05～0.30Mo0～0.50Cu0～1.00Mn0.40～1.50 Si0.55～1.00P＜0.07 S＜0.07Re0.01～0.05余量为Fe
2.如权利要求1所述的耐磨铸铁，其特征在于其化学成份为(重量%)C3.2～3.5 B0.06～0.20Mo0.20～0.40 Cu0.50～0.90Mn0.60～1.20 Si0.60～0.90P＜0.05 S＜0.05Re0.015～0.030余量为 Fe
3.如权利要求1、2所述的耐磨铸铁，其特征在于加硼剂为含硼生铁或硼铁合金。
全文摘要
本发明涉及一种耐磨铸铁，特别是一种稀土硼多元合金耐磨铸铁。其化学成分(重量％)为C3.00～3.70，B0.05～0.30，Mn0.40～1.50，Si0.55～1.00，Mo0～0.50，Cu0～1.00，P＜0.07，S＜0.07，Re0.01～0.05，余量为Fe。
文档编号C01F17/00GK1083540SQ9311110
公开日1994年3月9日 申请日期1993年5月6日 优先权日1993年5月6日
发明者何奖爱, 王玉玮 申请人:东北大学