一种过共晶高铬白口铸铁及其制备方法技术

一种过共晶高铬白口铸铁其成分及质量百分为：C:3.2~4.5%，Cr:25~30%，Si:0.4~1.0%，Mn:0.4~1.0%，Ti:1.5~3.0%，W:3.5~5.0%，P、S≤0.04%，Al:0.02~0.05%，Y:0.1~0.3%，余量为Fe。所述过共晶高铬白口铸铁的制备方法步骤如下：将废钢、生铁、高碳铬铁加入带有真空系统的中频感应炉熔炼，用硅铁、锰铁预脱氧，再用铝丝终脱氧；加入钨铁和钛铁，抽真空；将钇置于浇包底，将铁水倒入浇包，除渣；当铁水温度降低浇入砂型，即得到过共晶高铬白口铸铁；淬火，回火，出炉空冷。本发明专利技术制备的过共晶高铬白口铸铁硬度HRC64~68，冲击韧性大于7J/cm2。

【技术实现步骤摘要】
-种过共晶局铬白口铸铁及其制备方法
本专利技术涉及一种铸铁及其制备方法。
技术介绍
高铬铸铁作为耐磨耐蚀材料的生产和应用有很快的发展，由于高铬铸铁中含有大 量的高硬度M 7C3型碳化物，而具有优良的耐磨性，同时固溶于基体中的铬元素可以提高材 料的抗腐蚀能力，迄今为止已成为世界上工业应用最为广泛的一种耐磨耐蚀铸铁。工业应 用中高铬铸铁常采用铬含量15~25%，碳含量2. (Γ3. 0%的亚共晶或近共晶成分。由于碳化物 含量少，在许多耐磨耐蚀工况，如立磨磨辊、浆料输送杂质泵、球磨机衬板等明显耐磨性不 足。为此，科研工作者为了提高高铬铸铁耐磨耐蚀性，开展了大量的研究开发工作，采用提 1? 1?络铸铁中的碳、络以增加碳化物数量，可使耐磨性大幅提1?，但过1?的碳和络使1?络铸 铁出现粗大的初生碳化物而使材料韧性急剧下降，同时粗大的初生碳化物在磨损过程中极 易破碎，而使得无法实现大规模的工业化应用。因此，控制和改善过共晶高铬铸铁中初生碳 化物形态和粒度，即获得细小、均匀分布的初生碳化物是实现过共晶高铬白口铸铁规模化 工业应用的关键。 CN101302597B公开了一种过共晶高铬白口铸铁的制备方法，其成分为 C:3. 0?4· 5%，Cr: 15?35%，Ti:0. 5?1. 5%，Μη:0· 5?2. 5%，Β:0· 001 ?0· 5%，Si:0. 5?1. 5%，P、 S < 0. 06%，余量为Fe，可实现初生碳化物细化。将钛块放入中频炉炉底，再将熔炼好的过共 晶高铬铸铁铁水倒入炉中，进一步熔炼，采用这种方式熔炼，由于钛活性大，钛烧损严重，收 得率低；在热处理过程中升温速度300°C /h，过共晶高铬铸铁件易开裂。 CN102925783A公开了 一种过共晶高铬铸铁的制备方法，其主要成分为 C:3. 0?4· 5%，Cr:15?35%，Μη:0· 5?1. 5%，Si:0. 5?1. 5%，P、S 彡 0· 06%，余量为 Fe。其制备方 法采用锻造成形方法，可打碎粗大的初生碳化物而细化，但粗大的初生碳化物打碎后必然 有裂纹，一方面工艺复杂，再者对形状复杂以及大型耐磨构件难以成形。 CN1769508A公开了一种低成本高耐磨的过共晶高铬铸铁及其制备方法，其主要成 分为 C:3. 5?4. 5%，Μη: 1. 0?3· 5%，Cr: 17?30%，Si:0. 5?1. 5%，Cu: 1. 0?2· 0%，P、S 彡 0· 06%， Ni < 1%，余量为Fe。其制备方法是通过加 TiN、NbN等颗粒中间合金，在包内孕育，作为初 生碳化物异质形核基底，而达到细化初生碳化物的目的。但外加 TiN、NbN等颗粒在铁水中 易团聚，分布均匀性差，使初生碳化物的形态和分布均匀性差，铸件波动性大，而且采用外 加形核剂，铁液易污染，纯净度差。 CN101173340A公开了一种铸态高碳高铬铸铁及其制备方法，其主要成分为 C:4. 5?5. 5%，Cr:22. 5?30. 8%，V:3. 0?5· 0%，Μη:0· 7?1. 2%，Nb:0. 2?0· 5%，Ti:0. 5?1. 0%， Mg:0. 08?0. 2%，Na:0. 05?0. 2%，RE:0. 05?0. 2%，Si彡1. 0%，余量为Fe和不可避免的微量杂 质。该专利技术不需要热处理，成本低，采用镁和钠难进行复合变质处理而细化初生碳化物，但 高碳高铬铸铁液温度高，反应不稳定，而且在高温下易燃烧和挥发，造成污染。 CN101497966B公开了高硬度过共晶高铬锰钥钨合金耐磨钢铁材料及其应用，其主 要成分 C:3. 05?5. 5%，Si:0. 3?2. 0%，Cr:35. 5?40%，Μη:0· 3?1· 5%，Μ〇:0· 1 ?3. 5%，W:0. 1 ?3· 5%， P、S < 0. 1%，余量为Fe，其中还包含如下一种或至少两种化学成分：Cu:0. 1~2. 0%， ff:0. Γ2. 0%, Ti:0. 〇Γ?. 0%, Zr:0. 〇Γ?. 0%, V:0. 〇Γ?. 0%, Nb:0. 〇Γ?. 0%, A1:0. 〇Γ?. 0%, N:0. 01?0. 03%，B:0. 001?0. 03%，稀土元素：0. 01?0. 4%。在专利的权利要求中还包含以下质 量百分含量的化学成分的混合物：N:0. 01?0. 3%，Nb:0. 01?1. 0%，B:0. 001?0. 03%和稀土元 素：0. 01~0. 4%。该材料采用钨和氮、铌、硼、稀土元素协同作用实现细化碳化物，但钨加入量 小于3. 5%，以固溶形式存在于基体和M7C3碳化物中，过共晶高铬铸铁并没有新的相，如WC、 W2C相的存在，说明钨小于3. 5%对过共晶高铬铸铁组织细化作用有限，加入氮高铬铸铁韧性 低，同时铸件中易产生气孔。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种冲击初性和硬度1?的过共晶1?络白口铸铁。 本专利技术的另一个目的在于提供一种所述过共晶1?络白口铸铁的制备方法。 本专利技术所述的过共晶高铬白口铸铁的成分及质量百分为：C:3.2~4. 5%， Cr: 25^30%, Si :0. 4^1. 0%, Μη :0. 4^1. 0%, Ti: 1. 5^3. 0%, ff:3. 5^5. 0%, P, S ^ 0. 04%, A1:0. 02?0· 05%，Υ:0· 1 ?0· 3%，余量为 Fe。 本专利技术优选的过共晶高铬白口铸铁成分及质量百分：c:3. 7%，Cr:29%，Si:0. 6%， Μη:0· 6%，Ti:l. 9%，W:3. 8%，P、S 彡 0· 04%，Α1:0· 025%，Υ:0· 2%，余量为 Fe。 本专利技术过共晶商络白口铸铁成分设计思路如下： 碳是过共晶高铬白口铸铁中的基本元素，碳一部分是与合金元素铬、钨、钛形成高硬度 碳化物，提高耐磨性；另一部分固溶于基体中，通过热处理获得马氏体为主的组织。但碳如 果太低，高铬铸铁中的碳化物含量少，基体固溶量少，高铬铸铁硬度低，耐磨性差；碳如果太 高，高铬铸铁初生碳化物粗大、脆性大，同时基体含量高，热处理后获得的高碳马氏体脆性 大，残余奥氏体多，在铸件使用过程中转变成马氏体，组织应力大，铸件易断裂。因此本专利技术 选用碳含量范围3. 2~4. 5%，在保证与钨、钛形成碳化物后，剩余碳能保证与所加的铬含量形 成至少共晶高铬白口铸铁，因此，碳含量保证比所加铬形成共晶高铬白口铸铁所需碳含量 再增加至少0. 8%。 络也是商络铸铁的基本兀素，一部分形成M7C3型碳化物，商络铸铁获得商的耐磨 性；另一部分固溶于基体，提高高铬铸铁淬透性和高的耐腐蚀和耐热性，从而实现高铬铸铁 耐磨耐蚀性能。但铬太高会导致成本增加，本专利技术铬含量选择范围25~30%。 硅和锰的主要作用是脱氧，保证铸铁熔体净化。 钨一部分固溶于基体和M7C3型碳化物中，固溶于基体的钨提高淬透性和热硬性； 固溶于M 7c3型碳化物中提高其碳化物硬度(可达到Hv900)和韧性。另一部分钨形成钨的 高硬度碳化物（> Hvl200)，作为铬的初生碳化物的异质形核基底，细化初生M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过共晶高铬白口铸铁，其特征是成分及质量百分为：C:3.2~4.5%，Cr:25~30%，Si:0.4~1.0%，Mn:0.4~1.0%，Ti:1.5~3.0%，W:3.5~5.0%，P、S≤0.04%，Al:0.02~0.05%，Y:0.1~0.3%，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1. 一种过共晶高铬白口铸铁，其特征是成分及质量百分为：C:3. 2~4. 5%，Cr:25~30%， Si:0. 4?1· 0%，Μη:0· 4?1· 0%，Ti:l. 5?3· 0%，W:3. 5?5· 0%，P、S 彡 0· 04%，Α1:0· 02?0· 05%， Υ:0· 1 ?0· 3%，余量为 Fe。2. 根据权利要求1所述的过共晶高铬白口铸铁，其特征是成分及质量百分为：C:3. 7%， Cr:29%，Si:0. 6%，Μη:0· 6%，Ti:l. 9%，W:3. 8%，P、S 彡 0· 04%，Α1:0· 025%，Υ:0· 2%，余量为 Fe。3. 根据权利要求1所述的过共晶高铬白口铸铁，其特征是所述钨的含量为3. 8~4. 6%。4. 根据权利要求1所述的过共晶高铬白口铸铁，其特征是所述钛的含量为1. 9~2. 3%。5. 权利要求1所述的过共晶高...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑开宏，王海艳，王秀连，王娟，农登，王顺成，
申请(专利权)人：广东省工业技术研究院广州有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44