一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法技术

本发明专利技术公开了一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法，按照如下步骤制得：将原料加入到熔炼炉中，保温至熔化完全得到基质合金液，其各元素包括：C，Si，Cr，Nb，Mo，V，Ti，B，N，Ni，Mg，Zn，S，P，余量为铁和不可避免的杂质；将基质合金液浇入表面涂覆有纳米涂料的模腔中，所述纳米涂料是由微量金属粉、纳米材料和耐火骨料进行配料得到，得到铸件坯体；将铸件坯体经热处理后得到所述低铬合金铸件。本发明专利技术提出的一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法，所述低铬合金铸件具有良好耐磨性，硬度可达80HRC以上，冲击韧性可达10J/cm2，满足实际使用过程中对铸件的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铸件
，尤其涉及一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法。
技术介绍
近年来，耐磨损材料技术得到了突飞猛进的发展，其中高铬合金铸件作为耐磨损材料的一个分支，在工业生产中应用最为普遍。高铬合金铸件之所以耐磨是由其微观组织结构所决定的。铸造高铬合金材料的主体合金成分特点是高铬(≥12％)和高碳(≥2％)，在其微观组织中含有大量的共晶碳化物硬质相，这些硬质相和强、韧性较好的基体相组合，获得优良的耐磨损性能。在耐磨损领域，追求合金具有更高耐磨损性能和更好的综合性能是材料创新的主流方向。高铬合金铸件中虽然含有高硬度“碳化铬”硬质相能够实现高耐磨性，但是高铬合金存在的弱点恰是在于大量“碳化铬”硬质相的存在使得合金材料的整体性能较差。现存的低铬合金铸件在具有耐磨性、硬度等性能方面欠佳，不能满足现在社会的要求。有鉴于上述低铬合金铸件存在的缺陷，因此，要求既要有高的耐磨性、硬度，还要求合金铸件韧性良好，这就对合金铸件的铸造方法提出了更高等级的要求。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法，所述低铬合金铸件具有良好耐磨性，硬度可达80HRC以上，冲击韧性可达10J/cm2，满足实际使用过程中对铸件的要求。本专利技术提出的一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法，按照如下步骤制得：S1、熔炼：将生铁、废钢加入到熔炼炉中，并加热至1530-1550℃，保温20-45min后加入铬铁、铌铁和钼铁，保温至熔化完全后加入钒铁、钛铁和硼铁，升温至1560-1600℃，保温10-20min后加入氮化铬铁、镍镁和锌锭，保温至熔化完全后静置，扒渣，得到基质合金液，其各元素按重量百分比包括：C：3.0-3.6％，Si：1.5-1.9％，Cr：0.7-1.2％，Nb：0.2-0.5％，Mo：2.1-2.6％，V：0.06-0.1％，Ti：0.1-0.3％，B：0.01-0.04％，N：0.02-0.05％，Ni：0.1-0.4％，Mg：0.01-0.1％，Zn：0.1-0.4％，S：0.01-0.04％，P≤0.03％，余量为铁和不可避免的杂质；S2、浇注：将S1得到的基质合金液冷却至1350-1400℃后浇入表面涂覆有纳米涂料的模腔中，所述纳米涂料在模腔表面的涂覆厚度为30-60μm，所述纳米涂料是由重量配比为0.01-0.03:1.5-1.8:10的微量金属粉、纳米材料和耐火骨料进行配料得到，待合金液完全凝固后，继续冷却放置5-10h后开模，得到铸件坯体；S3、热处理：将S2得到的铸件坯体加入加热炉内，向加热炉通入氩气使加热炉中氧含量小于5％，以25-30℃/min的升温速率升温至860-900℃，保温30-40min，以15-20℃/min的升温速率升温至950-1050℃，保温10-15min，取出后加入300-360℃的盐浴中进行第一次淬火，保温20-35min后取出，再加入回火炉中升温至600-680℃，保温20-35min后取出，加入80-120℃的硅酸钠水溶液中进行第二次淬火，冷却至120-160℃后取出，加入回火炉中升温至200-250℃，保温6-10h后出炉空冷，得到所述低铬合金铸件。优选地，S1中，所述基质合金液各元素按重量百分比包括：C：3.2-3.4％，Si：1.6-1.8％，Cr：0.8-1.0％，Nb：0.3-0.4％，Mo：2.2-2.4％，V：0.07-0.08％，Ti：0.1-0.2％，B：0.02-0.03％，N：0.03-0.04％，Ni：0.2-0.3％，Mg：0.03-0.08％，Zn：0.2-0.3％，S：0.02-0.03％，P≤0.02％，余量为铁和不可避免的杂质。优选地，所述Cr、S和N的重量百分含量符合：Cr≥1.8×S+0.15％+20×N。优选地，S2中，所述微量金属粉是由重量配比为1:0.3-0.6:0.1-0.2的钨金属粉、锰金属粉和镍金属粉组成；所述纳米材料是由重量配比为1:3-5:2-4:8-10的碳化硅、氮化硼、碳化铬和三氧化二铝组成；所述耐火骨料是由重量配比为1:3-5的锆英粉和铝矾土粉组成。优选地，制备所述纳米涂料的工艺包括：将微量金属粉和耐火骨料混合后研磨至粒径≤100nm，加入纳米材料混匀，再加入无水乙醇混匀，得到所述纳米涂料。优选地，S3中，将S2得到的铸件坯体加入加热炉内，向加热炉通入氩气使电炉中氧含量小于5％，以27-28℃/min的升温速率升温至870-890℃，保温32-38min，以17-18℃/min的升温速率升温至980-1020℃，保温12-13min，取出后加入320-340℃的盐浴中进行第一次淬火，保温25-30min后取出，再加入回火炉中升温至620-660℃，保温25-30min后取出，加入90-110℃的硅酸钠水溶液中进行第二次淬火，冷却至130-150℃后取出，加入回火炉中升温至220-240℃，保温7-9h后出炉空冷，得到所述低铬合金铸件。优选地，S3中，所述盐浴按质量百分比包括：硝酸钾52-58％和硝酸钠42-48％。优选地，S3中，所述硅酸钠水的比重为1.05-1.25g/cm3，模数为2.0-3.0。本专利技术提出的一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法，首先，在熔炼中，采用生铁、废钢、铬铁、、铌铁、钼铁、钒铁、钛铁等配合作为低合金材料的主料，完成本专利技术对于合金材料密度高和冲击韧性高的要求，提高合金材料在使用中磨削效率，同时减少铬的含量，避免合金的电化学腐蚀效应；加入的镍镁、锌锭、硼铁相互配合，对合金液进行脱氧，减少基质合金液中氧化物含量，可以提高合金的使用寿命；由此所得到的熔融合金液中，控制Cr和Mo的适应含量，使二者进行合金强化，并控制S的含量，来控制石墨的形态，适量的N可以固溶于基体中，提高基体的淬透性，并通过Cr、S、N三者的含量关系，有效提高基体强度和硬度；适量的B的加入可以获得高硬度的硼碳化物以及利用硼固溶于基体，对于改善基体的耐磨性能具有显著的效果；而适量V的则可获得高硬度的MC型碳化物，有利于铸件耐磨性提高；适量的N和Ti、Ni、Nb等可以结合生成高熔点的细小氮化物，可起结晶核心作用，有利于提高铸件耐磨层的强韧性；而适量的Zn、Nb、Mg、Ti，不仅可以细化基体组织，还可以细化碳化物，并使碳化物均匀分布，从而可以明显提高铸件耐磨强韧性，同时防止铸件耐磨层使过程中出现剥落和开裂。其次，在浇铸工艺中，通过在模腔表面涂覆有纳米涂料，将纳米涂料中包含的微量金属粉、陶瓷类纳米材料和耐火骨料刷涂在铸造模具内壁，在浇注完成后，可以将纳米级陶瓷增强颗粒以及微量技术元素和耐火骨料镶嵌于合金材料的表面和次表面，由此，一方面在合金铸件的表层形成一层纳米级高硬质相，该硬质相层由于分布有性能优良的陶瓷颗粒等，使得合金材料具有耐磨性好、耐高温、耐腐蚀强等优点，并显著地提高了铸件的抗撞击性能、强度和耐磨性能；另一方面，由于微量金属粉在随着合金熔液冷却过程中，向铸件内部渗透，使得铸件表层的该技术元素的含量大于其内部的含量，由于微量金属元素可以与合金中的相应组分形成高硬度的碳化物或者氮化物，大大有利于铸件耐磨性提高。最后，在热处理工艺中，通过设定二段温区缓慢升温过程，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法，其特征在于，按照如下步骤制得：S1、熔炼：将生铁、废钢加入到熔炼炉中，并加热至1530‑1550℃，保温20‑45min后加入铬铁、铌铁和钼铁，保温至熔化完全后加入钒铁、钛铁和硼铁，升温至1560‑1600℃，保温10‑20min后加入氮化铬铁、镍镁和锌锭，保温至熔化完全后静置，扒渣，得到基质合金液，其各元素按重量百分比包括：C：3.0‑3.6％，Si：1.5‑1.9％，Cr：0.7‑1.2％，Nb：0.2‑0.5％，Mo：2.1‑2.6％，V：0.06‑0.1％，Ti：0.1‑0.3％，B：0.01‑0.04％，N：0.02‑0.05％，Ni：0.1‑0.4％，Mg：0.01‑0.1％，Zn：0.1‑0.4％，S：0.01‑0.04％，P≤0.03％，余量为铁和不可避免的杂质；S2、浇注：将S1得到的基质合金液冷却至1350‑1400℃后浇入表面涂覆有纳米涂料的模腔中，所述纳米涂料在模腔表面的涂覆厚度为30‑60μm，所述纳米涂料是由重量配比为0.01‑0.03:1.5‑1.8:10的微量金属粉、纳米材料和耐火骨料进行配料得到，待合金液完全凝固后，继续冷却放置5‑10h后开模，得到铸件坯体；S3、热处理：将S2得到的铸件坯体加入加热炉内，向加热炉通入氩气使加热炉中氧含量小于5％，以25‑30℃/min的升温速率升温至860‑900℃，保温30‑40min，以15‑20℃/min的升温速率升温至950‑1050℃，保温10‑15min，取出后加入300‑360℃的盐浴中进行第一次淬火，保温20‑35min后取出，再加入回火炉中升温至600‑680℃，保温20‑35min后取出，加入80‑120℃的硅酸钠水溶液中进行第二次淬火，冷却至120‑160℃后取出，加入回火炉中升温至200‑250℃，保温6‑10h后出炉空冷，得到所述低铬合金铸件。...

【技术特征摘要】
1.一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法，其特征在于，按照如下步骤制得：S1、熔炼：将生铁、废钢加入到熔炼炉中，并加热至1530-1550℃，保温20-45min后加入铬铁、铌铁和钼铁，保温至熔化完全后加入钒铁、钛铁和硼铁，升温至1560-1600℃，保温10-20min后加入氮化铬铁、镍镁和锌锭，保温至熔化完全后静置，扒渣，得到基质合金液，其各元素按重量百分比包括：C：3.0-3.6％，Si：1.5-1.9％，Cr：0.7-1.2％，Nb：0.2-0.5％，Mo：2.1-2.6％，V：0.06-0.1％，Ti：0.1-0.3％，B：0.01-0.04％，N：0.02-0.05％，Ni：0.1-0.4％，Mg：0.01-0.1％，Zn：0.1-0.4％，S：0.01-0.04％，P≤0.03％，余量为铁和不可避免的杂质；S2、浇注：将S1得到的基质合金液冷却至1350-1400℃后浇入表面涂覆有纳米涂料的模腔中，所述纳米涂料在模腔表面的涂覆厚度为30-60μm，所述纳米涂料是由重量配比为0.01-0.03:1.5-1.8:10的微量金属粉、纳米材料和耐火骨料进行配料得到，待合金液完全凝固后，继续冷却放置5-10h后开模，得到铸件坯体；S3、热处理：将S2得到的铸件坯体加入加热炉内，向加热炉通入氩气使加热炉中氧含量小于5％，以25-30℃/min的升温速率升温至860-900℃，保温30-40min，以15-20℃/min的升温速率升温至950-1050℃，保温10-15min，取出后加入300-360℃的盐浴中进行第一次淬火，保温20-35min后取出，再加入回火炉中升温至600-680℃，保温20-35min后取出，加入80-120℃的硅酸钠水溶液中进行第二次淬火，冷却至120-160℃后取出，加入回火炉中升温至200-250℃，保温6-10h后出炉空冷，得到所述低铬合金铸件。2.根据权利要求1所述强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法，其特征在于，S1中，所述基质合金液各元素按重量百分比包括：C：3.2-3.4％，Si：1.6-1.8％，Cr：0.8-1.0％，Nb：0.3-0.4％，Mo：2.2-2.4％，V：0.07-0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴延贵，
申请(专利权)人：蚌埠市北晨微型机床厂，
类型：发明
国别省市：安徽;34