铬锰钨系白口铸铁及其加工工艺制造技术

本发明专利技术涉及抗磨铸铁领域，具体说是铬锰钨系白口铸铁及其加工工艺，该抗磨铸铁的组分按以下质量百分比组成：C：2.2-3.0%、W：18-28%、Si：0.5-1.5%、Mn：0.8-1.5%、Cr：2.0-3.0%、S：≤0.06%、P：≤0.06%，余量为铁；制备时铁液中存在钨原子，钨原子会部分取代碳化物中铁原子的位置，形成(W，Fe)3C，而普通渗碳体显微硬度约为800Hv，钨原子的加入会使显微硬度提高，可达到1600—1800Hv左右，从而提高铸铁的硬度。同时其制备方法可使抗磨材料中碳化物颗粒形态更加团球化，分布更加均匀，克服现有技术中碳化物存在大块状、开花状、条状、杆状和蠕虫状等几种不太理想的形态以及颗粒分布存在菊花状分布等形态和分布的不足，提高提高材料的综合性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抗磨铸铁材料领域，具体说是铬锰钨系白口铸铁及其加工工艺。
技术介绍
随着某些工程机械、矿山机械、冶金机械等工况进一步恶劣以及装备大型化，例如在制砂机设备、热轧辊等装备市场，对具有更高耐磨性的耐磨材料需求越来越迫切。在这种情况下，前人经过大量实验研究，开发了多种耐磨材料来制造耐磨关键零部件，以满足在恶劣工况下提高工件实际使用寿命的服役要求。在我国已经起步研究开发基于铬、锰、硅等复合耐磨材料，并且成功地开始应用于热轧辊耐磨件。虽然目前使用铸造工艺开发的复合耐磨材料的凝固特性、变质机理和热处理工艺特征等方面的研究基本趋于成熟。在耐磨材料中碳化物颗粒形态有很多种，呈现团球状、大块状、开花状、条状、杆状和蠕虫状等几种形态；其中边界比较圆滑的团球状初生相是最理想的形态，有利于性能提升。因此，通过进一步优化碳化物颗粒形态和分布，对提高耐磨材料的耐磨性能和其性能稳定性是十分有利的。现有技术对耐磨材料采用的变质处理方法主要是使用稀土硅镁或者（含B、含Zr）钾盐作为孕育变质剂，使用量均在0.5～1.0﹪之间。使用常用的稀土硅、镁作为变质剂，稀土一方面有净化铁液的作用，能与铁液中的氧、氮等生成化合物，同时这些化合物还可以作为形核质点起到细化碳化物的作用；另一方面稀土是一种表面活性元素，在凝固过程中可以富集在碳化物的表面，从而抑制碳化物沿晶界长大，使碳化物细化。现有技术中常采用稀土作为变质剂，利用稀土净化钢液时产生大量稀土氧化物、氮化物等作为碳化物的形核质点；然而这些稀土氧化物、氮化物的晶格类型不同于碳化物的晶格类型。所以这些稀土氧化物、氮化物并不能作为碳化物碳化物的有效异质形核核心，其效果十分有限。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种性能可靠的铬锰钨系白口铸铁，该材料的组分按以下质量百分比组成：C：2.2-3.0%、W：18-28%、Si：0.5-1.5%、Mn：0.8-1.5%、Cr：2.0-3.0%、S：≤0.06%、P：≤0.06%，余量为铁；制备时铁液中存在钨原子，钨原子会部分取代碳化物中铁原子的位置，形成(W，Fe)3C，而普通渗碳体显微硬度约为800Hv，钨原子的加入会使显微硬度提高，可达到1600—1800Hv左右，从而提高铸铁的硬度。本专利技术还提供一种铬锰钨系白口铸铁的加工工艺，其按以下步骤进行：1）将废钢、增碳剂、钨铁、锰铁、铬铁清理干净，按上述质量百分比要求进行配料，并分类放置；2）将上述分类放置的废钢、增碳剂、钨铁、锰铁和铬铁放入炉中加热熔炼，待熔清后加入铝丝或铝粒进行脱氧，然后加入脱硫剂脱硫，并扒渣；3）再向出炉后的铁液中加入变质剂，采用包底冲入法对铁液进行孕育和变质处理；4）将孕育和变质处理的铁液浇注至水冷水玻璃砂型中；5）待冷却后再打磨喷砂，并进行热处理。作为优选，熔炼温度为1500～1540℃。作为优选，脱氧采用的铝丝或铝粒的质量分数均占铁液质量的0.1%-0.15%。作为优选，所述变质剂的组分占铁液质量百分比为：0.25﹪RE、0.15﹪Mg、0.15﹪Zn。作为优选，将上述组分的复合孕育变质剂破碎至1-5mm的小颗粒，经200℃烘干后，预置于浇包底部，然后将浇包中的铁液孕育和变质处理后静置2-3min，再进行浇注，浇注温度为1450℃。作为优选，热处理时，先在热处理炉中嵌入木炭或者在工件表面涂覆抗氧化涂料，然后采用一次淬火加两次回火处理。作为优选，淬火时先在500℃的温度下处理30min，然后升温至800℃处理30min，再升温至1050℃处理30min。作为优选，回火是在450℃的温度下处理90min。从以上技术方案可知，上述加工工艺可使抗磨材料中碳化物颗粒形态更加团球化，分布更加均匀，克服现有技术中碳化物存在大块状、开花状、条状、杆状和蠕虫状等几种不太理想的形态以及颗粒分布存在菊花状分布等形态和分布的不足，提高提高材料的综合性能。具体实施方式下面将详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。本专利技术的铬锰钨系白口铸铁含C：2.2-3.0%、W：18-28%、Si：0.5-1.5%、Mn：0.8-1.5%、Cr：2.0-3.0%、S：≤0.06%、P：≤0.06%，余量为铁；其中，碳C对复合耐磨材料的组织与性能来说至关重要，它既可以固溶于基体中起固溶强化作用，又是形成碳化物增强相的基本元素，还能促进马氏体转变，提高复合耐磨材料的淬硬性。碳含量太多会增加材料脆性，太少则减少碳化物增强相的数量致使其耐磨性降低。因此，本材料中控制C含量在2.2-3.0%。铬Cr也可与C反应形成Cr6C、Cr7C3和Cr23C6等碳化物，但由于铬的碳化物显微硬度低，且其形貌由于呈长条形而导致其韧性较差，在基体组织凝固过程中优先形成；因此，本专利技术中Cr元素的加入量较少，少量的Cr还可以使其固溶于奥氏体中，主要起提高基体的淬硬性和淬透性作用。钨W在制备铸铁的过程中，可缩小奥氏体区域，降低碳在奥氏体内的溶解度，使共晶点和共析点向含碳量低的方向移动。随着含钨量的增加，可降低临界冷却速度，使奥氏体更倾向于转变为马氏或贝氏体，从而增加基体硬度，使得钨系合金铸铁具有很高的耐磨性。在生产本专利技术的耐磨合金材料过程中，熔炼是采用中频感应电炉实现的，并采用碱性炉衬材料。在本专利技术中，变质剂的组分设计为：0.25﹪RE+0.15﹪Mg+0.15﹪Zn。在铁液浇包中加入变质剂进行变质处理，其中含有一定量的稀土镁和锌，一方面稀土具有脱氧脱硫作用，所生成的稀土硫化物、稀土氧化物和稀土硫氧化物能够被排除，能对铁液作进一步的净化，稀土和镁元素能够在奥氏体枝晶结晶前沿的熔体中富集，形成成分过冷区，有利于奥氏体枝晶向多晶发展并且缩小了枝晶间距。另一方面稀土和镁元素是表面活性元素，易在碳化物某晶面被选择吸附，从而抑制碳化物晶面的择优长大。变质剂中的镁和锌元素沸点低，加入铁液后迅速汽化并产生大量的原子集团而造成碳化物点阵上的空位，空位的存在加速了碳化物的溶解和扩散，有利于促进碳化物呈现团球化，均匀分布。大块状、开花状、条状、杆状和蠕虫状等形态的碳化物以及菊花状分布的情形大大减少，使抗磨材料的性能更加稳定可靠。孕育和变质处理的铁液浇注至水冷水玻璃砂型中，水冷水玻璃砂型可提供较快的冷却速度，较大的冷却速度不仅由于形核速率的增大而使晶粒细化，而且同时可细化枝晶，获得更加细小的碳化物组织，从而有利于提供铸铁的耐磨性。由于淬火工艺会产生大量的非稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铬锰钨系白口铸铁，其组分按以下质量百分比组成：C：2.2‑3.0%、W：18‑28%、Si：0.5‑1.5%、Mn：0.8‑1.5%、Cr：2.0‑3.0%、S：≤0.06%、P：≤0.06%，余量为铁。

【技术特征摘要】
1.一种铬锰钨系白口铸铁，其组分按以下质量百分比组成：C：2.2-3.0%、W：18-28%、Si：
0.5-1.5%、Mn：0.8-1.5%、Cr：2.0-3.0%、S：≤0.06%、P：≤0.06%，余量为铁。
2.一种权利要求1所述铬锰钨系白口铸铁的加工工艺，按以下步骤进行：
1）将废钢、增碳剂、钨铁、锰铁、铬铁清理干净，按上述质量百分比要求进行配料，并分
类放置；
2）将上述分类放置的废钢、增碳剂、钨铁、锰铁和铬铁放入炉中加热熔炼，待熔清后加
入铝丝或铝粒进行脱氧，然后加入脱硫剂脱硫，并扒渣；
3）再向出炉后的铁液中加入变质剂，采用包底冲入法对铁液进行孕育和变质处理；
4）将孕育和变质处理的铁液浇注至水冷水玻璃砂型中；
5）待冷却后再打磨喷砂，并进行热处理。
3.如权利要求2所述加工工艺，其特征在于：熔炼温度为1500～1540℃。
4.如权利要求2所述加工工艺，其特征在于：脱氧采...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎超英，吴沛荣，
申请(专利权)人：柳州凯通新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45