一种高铬合金铸铁的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高铬合金铸铁的制备工艺，包括以下步骤：(1)熔炼处理；(2)出铁变质处理；(3)浇铸处理；(4)热处理：将浇铸后的高铬合金铸铁放入高温电阻炉中，升温至200℃、保温0.5h，再升温至400℃、保温0.5h，接着升温至600℃、保温0.5h，再升温至1020℃、保温2h后，然后出炉在强风中进行空气淬火，待铸件转变成暗红色时迅速进入水中冷却进行二次淬火处理，最后再进炉在200～250℃下保温1h后，出炉空冷，得到高铬合金铸铁成品。本发明专利技术制备的高铬合金铸铁具有高硬度和高占比的马氏体组织，为高铬合金铸铁的应用的推广进行了探索，具有广大的发展前景。

Preparation process of a high chromium alloy cast iron

The invention discloses a preparation process of high chromium alloy cast iron, which comprises the following steps: (1) (2) of iron smelting processing; modification; casting processing; (3) (4): the heat treatment of high chromium alloy cast iron after casting in high temperature resistance furnace, heating to 200 DEG C, Paul the temperature of 0.5h, and then heated to 400 DEG C, 0.5h insulation, and then heated to 600 DEG C, 0.5h insulation, thermal insulation, and then heated to 1020 DEG C after 2h, and then released the air quenching in the strong winds, to be cast into the dark red quickly into the water cooling two times quenching treatment, and finally into the furnace in 200 ~ at 250 1h after heat preservation, followed by air cooling, high chromium alloy cast iron products. The high chromium alloy cast iron prepared by the invention has martensite with high hardness and high occupation ratio, and explores the popularization of the application of the high chromium alloy cast iron, so it has vast development prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种高铬合金铸铁的制备工艺
本专利技术涉及铸铁领域，特别涉及一种高铬合金铸铁的制备工艺。
技术介绍
高铬合金铸铁在采矿、水泥生产、电力行业、机械加工和耐火材料等领域应用很广，尤其是在建筑机械、电力建设、矿山球磨机中的应用已取得良好的经济效益。高铬合金铸铁铸态组织通常为马氏体组织、奥氏体、珠光体和合金碳化物的多相组织，其硬度为43～50HRC。因此，在铸造状态下直接使用时，由于硬度低，组织不合理，不能充分发挥高铬合金铸铁的潜力，组织性能不好，使用时间短，经济效益差，因此需要进行进一步的热处理，通常采用淬火和回火处理。实践证明，高强度高硬度的马氏体组织基体组织具有较高的抗磨粒磨损性能和很强的支撑碳化物的能力，是大多数抗磨粒磨损工件必须具有的性能。为防止淬火裂纹和简化冷却工艺，提高企业经济效益，需采用空气中冷却即风冷淬火。因此要求耐磨铸铁具有良好的淬透性，通常添加适量增加淬透性的合金元素，如Mo、Mn、Cu、Ni等。在制定热处理工艺时，根据成分合理选择温度、时间和空冷方式，淬火后需要及时进行低温回火处理，以消除淬火应力，稳定组织。因此，本专利技术研究一种具有含有高比例马氏体组织的高铬合金铸铁，使该铸铁具有优异的力学性能，且品质稳定、可控，具有广大的市场推广前景。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高铬合金铸铁的制备工艺，本专利技术先对原料进行分批投放熔炼的方式对原料进行熔炼，然后经过出铁变质处理、浇铸处理、梯度升温和梯度降温的热处理的技术手段，使得制备而得的高铬合金铸铁具有高硬度和高占比的马氏体组织，为高铬合金铸铁的应用的推广进行了探索，具有广大的发展前景。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高铬合金铸铁的制备工艺，包括以下步骤：(1)熔炼处理：按重量份数计，将140～150份回炉料、200～250份废钢边角料、70～100份高碳铬铁、5～10份中碳锰铁、5～10份钼铁、5～10份镍粉、3～10份铜粉和2～5份增碳剂投入熔炼炉中，升温至1450～1500℃，然后再投入140～200份高碳铬铁进行熔炼，待炉料全部熔化后，加入10～20份高效除渣剂进行扒渣处理，最后加入10～35份铝粉，进行脱氧处理后，得到铁水；(2)出铁变质处理：在铁水包的一侧放置钇基重稀土多元复合变质剂，然后将铁水冲入铁水包内，使铁水冲击铁水包的一侧位于钇基重稀土多元复合变质剂的相对面，得到团球状碳化物；(3)浇铸处理：将团球状碳化物倒入铸件模具中，在1380～1450℃下浇铸30～45min，得到浇铸后的高铬合金铸铁；(4)热处理：将浇铸后的高铬合金铸铁放入高温电阻炉中，升温至200℃、保温0.5h，再升温至400℃、保温0.5h，接着升温至600℃、保温0.5h，再升温至1020℃、保温2h后，然后出炉在强风中进行空气淬火，待铸件转变成暗红色时迅速进入水中冷却进行二次淬火处理，最后再进炉在200～250℃下保温1h后，出炉空冷，得到高铬合金铸铁成品。在本专利技术中，作为进一步说明，步骤(2)所述的钇基重稀土多元复合变质剂由下述方法制备：按重量份数计，将100份钇粉、10～16份镁粉、5～9份铁粉和8～13份镧粉混合均匀后，放入粉末压片机中，在温度为200～300℃、压力为20～30MPa的条件下模压成型，再经过等径角挤压处理，接着放入电阻坩埚炉，分别在500℃、800℃下烧结60min，再升温至1650～1800℃，往电阻坩埚炉中加入10份镁-铜合金，继续恒温反应20～30min，保温2h，浇铸成锭后，得到钇基重稀土多元复合变质剂。在本专利技术中，作为进一步说明，步骤(2)所述的钇基重稀土多元复合变质剂的表面覆盖有钢屑。在本专利技术中，作为进一步说明，步骤(2)所述的钇基重稀土多元复合变质剂和熔炼后的铁水的重量比为1：0.004～0.005。在本专利技术中，作为进一步说明，步骤(4)所述的空气中淬火、出炉冷却时瞬间的温度＞980℃，当温度≤980℃时，停止出炉，关闭炉门，升温至1020℃后再出炉。在本专利技术中，作为进一步说明，步骤(4)所述的高温电阻炉升温的速率≤70℃。本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术在进行热处理的时候采用梯度升温和二次淬火处理，能够使铸铁中的渗碳体最大程度的降低，提高马氏体组织在金相结构中的占比，进而提高高铬合金铸铁的硬度。一方面，本专利技术采用梯度升温的方式，先升温至200℃-保温0.5h，再升温至400℃-保温0.5h，接着升温至600℃-保温0.5h，在升温至1020℃-保温2h；该梯度升温的技术手段能够降低铸铁金相结构中马氏体组织在升温过程中易快速膨胀、产生裂纹现象的发生。另一方面，本专利技术采用二次淬火处理的方式，使马氏体组织中渗碳体粒子的晶体结构变小，且能够分散均匀，减少了金相结构中珠光体组织的占比，进而提高了马氏体组织的占比。本专利技术所采用的各个技术手段相互配合、相互促进，所产生的总体效果远远高于单个技术手段所产生的效果。2.本专利技术采用分批投放高碳铬铁原料的技术手段，可以大幅降低高碳铬铁的损失率。本专利技术以回炉料和废钢边角料为主要原料，先投放三分之一的高碳铬铁，使高碳铬铁、废钢能与中碳锰铁、钼铁、镍粉、铜粉、增碳剂能够接触并融合。但是高碳铬铁在高温条件下存在着铬烧现象的发生，导致铬铁的损耗较大，因此将三分之二的高碳铬铁放在最后才进行投放，能够最大程度的降低高碳铬铁的损耗，提高高碳铬铁中碳的利用率，为后续进行的出铁变质处理步骤的进行埋下伏笔。3.本专利技术采用在出铁变质处理时采用将钇基重稀土多元复合变质剂放置于铁水冲击的相对面，可避免铁水直接冲击变质剂而过早爆发，提高变质剂处理吸收效果。本专利技术将钇基重稀土多元复合变质剂放置于铁水冲击的相对面，使得铁水与钇基重稀土多元复合变质剂的接触速度有所减缓，相对于将钇基重稀土多元复合变质剂放置于铁水包的底部或者冲击面，能够较大程度的减缓了冲击的粒度，避免了铁水和钇基重稀土多元复合变质剂接触过快而造成处理失败的成块成团现象的发生，大幅提高了钇基重稀土多元复合变质剂的利用效率，提升了制备铸铁的成功率。【具体实施方式】实施例1：1.前期准备钇基重稀土多元复合变质剂的制备：按重量份数计，将100份钇粉、10份镁粉、5份铁粉和8份镧粉混合均匀后，放入粉末压片机中，在温度为200℃、压力为20MPa的条件下模压成型，再经过等径角挤压处理，接着放入电阻坩埚炉，分别在500℃、800℃下烧结60min，再升温至1650℃，往电阻坩埚炉中加入10份镁-铜合金，继续恒温反应20min，保温2h，浇铸成锭后，得到钇基重稀土多元复合变质剂。将上述前期制备而得的物质用于下述高铬合金铸铁的制备工艺上。2.一种高铬合金铸铁的制备工艺，包括以下步骤：(1)熔炼处理：按重量份数计，将140份回炉料、200份废钢边角料、70份高碳铬铁、5份中碳锰铁、5份钼铁、5份镍粉、3份铜粉和2份增碳剂投入熔炼炉中，升温至1450℃，然后再投入140份高碳铬铁进行熔炼，待炉料全部熔化后，加入10份高效除渣剂进行扒渣处理，最后加入10份铝粉，进行脱氧处理后，得到铁水；(2)出铁变质处理：在铁水包的一侧放置表面覆盖有钢屑的钇基重稀土多元复合变质剂，然后将铁水冲入铁水包内，使铁水冲击铁水包的一侧位于钇基重稀土多元复合变质剂的相对面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高铬合金铸铁的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：(1)熔炼处理：按重量份数计，将140～150份回炉料、200～250份废钢边角料、70～100份高碳铬铁、5～10份中碳锰铁、5～10份钼铁、5～10份镍粉、3～10份铜粉和2～5份增碳剂投入熔炼炉中，升温至1450～1500℃，然后再投入140～200份高碳铬铁进行熔炼，待炉料全部熔化后，加入10～20份高效除渣剂进行扒渣处理，最后加入10～35份铝粉，进行脱氧处理后，得到铁水；(2)出铁变质处理：在铁水包的一侧放置钇基重稀土多元复合变质剂，然后将铁水冲入铁水包内，使铁水冲击铁水包的一侧位于钇基重稀土多元复合变质剂的相对面，得到团球状碳化物；(3)浇铸处理：将团球状碳化物倒入铸件模具中，在1380～1450℃下浇铸30～45min，得到浇铸后的高铬合金铸铁；(4)热处理：将浇铸后的高铬合金铸铁放入高温电阻炉中，升温至200℃、保温0.5h，再升温至400℃、保温0.5h，接着升温至600℃、保温0.5h，再升温至1020℃、保温2h后，然后出炉在强风中进行空气淬火，待铸件转变成暗红色时迅速进入水中冷却进行二次淬火处理，最后再进炉在200～250℃下保温1h后，出炉空冷，得到高铬合金铸铁成品。...

【技术特征摘要】
1.一种高铬合金铸铁的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：(1)熔炼处理：按重量份数计，将140～150份回炉料、200～250份废钢边角料、70～100份高碳铬铁、5～10份中碳锰铁、5～10份钼铁、5～10份镍粉、3～10份铜粉和2～5份增碳剂投入熔炼炉中，升温至1450～1500℃，然后再投入140～200份高碳铬铁进行熔炼，待炉料全部熔化后，加入10～20份高效除渣剂进行扒渣处理，最后加入10～35份铝粉，进行脱氧处理后，得到铁水；(2)出铁变质处理：在铁水包的一侧放置钇基重稀土多元复合变质剂，然后将铁水冲入铁水包内，使铁水冲击铁水包的一侧位于钇基重稀土多元复合变质剂的相对面，得到团球状碳化物；(3)浇铸处理：将团球状碳化物倒入铸件模具中，在1380～1450℃下浇铸30～45min，得到浇铸后的高铬合金铸铁；(4)热处理：将浇铸后的高铬合金铸铁放入高温电阻炉中，升温至200℃、保温0.5h，再升温至400℃、保温0.5h，接着升温至600℃、保温0.5h，再升温至1020℃、保温2h后，然后出炉在强风中进行空气淬火，待铸件转变成暗红色时迅速进入水中冷却进行二次淬火处理，最后再进炉在200～250℃下保温1h后，出炉空冷，得到高铬合金铸铁成品。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁照耀，胡裕华，
申请(专利权)人：广西贺州市恒发机械铸造厂，
类型：发明
国别省市：广西,45