一种镶嵌复合铸造用耐磨合金制造技术

本发明专利技术提供了一种镶嵌复合铸造用耐磨合金，其特征是在高铬铸铁基础上适当提高碳含量及加入Ｍｏ、Ｗ、Ｖ等合金元素，其化学成分含量为（ｗｔ％）：Ｃ：４．５－５．０，Ｓｉ：１．０－１．５，Ｍｎ：０．５－１．０，Ｃｒ：２８－３０，Ｍｏ：１．５－２．０，Ｗ＞１．５，Ｖ：１．０－３．０，Ｃｕ＜１．０，Ｒｅ＜１．０，Ｆｅ：余量。该合金用于复合铸造，能与碳钢或合金钢很好地熔合，铸造具有抗冲击、耐磨损、无缺陷的铸件。该合金熔炼工艺简单，成本低廉，与其他金属结合处无任何缝隙，使用寿命比高锰钢提高３－５倍，是用于复合铸造的理想合金。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金铸造
，特别涉及一种镶嵌复合铸造用耐磨合金。
技术介绍
在冶金、建材、矿山、化工等行业中应用设备的许多部件，处于高冲击、高磨损的工作环境，由于寿命短而频繁更换，降低了设备的利用率。利用高锰钢受到冲击载荷下发生加工硬化的特点来提高耐磨性，远低于具有优良抗磨性能的铬合金白口铸铁的抗磨性能，但白口铸铁的抗冲击性能极差。为了满足耐磨损、抗冲击的工矿要求，利用高铬铸铁的优良抗磨性能与普通碳素钢(或合金钢)良好的韧性，运用复合铸造的方法，将两种材料的优点结合起来，复合成性能优越的铸件。复合铸造有两种工艺一种镶嵌式，其工艺简单易操作，另一种双金属复合铸造，要求有较高的操作技能。镶嵌式复合铸造有两种，其一，将耐磨合金作为预制件，固定在铸件的需要耐磨部位的铸型上，然后按工艺要求将熔炼好的钢水或铁水浇注到铸型内。其二，先制作韧性良好的结构本体，后浇铸工作部位的耐磨合金。复合铸造的铸件的质量，取决于两种材质的结合区，同时两种材质应具备以下条件1 结合区为良好的冶金结合，即在浇铸及冷却过程中，在有效时间内，固体和金属液能进行适当的元素扩散。2 两种金属具有各自适宜的线收缩和金属液的体收缩，进而避免复合铸造后形成裂纹。3 工作部位优异的耐磨性能。经检索，可作为镶铸的耐磨的材质很多，但未发现与普通碳素钢或合金钢结合呈现良好冶金结合，且结合部位无任何缝隙，从而复合铸造出性能优越的铸件的材质。
技术实现思路
本专利技术提供了一种耐磨合金，是在高铬铸铁基础上提高碳含量并加入Mo、W、V等合金元素构成，用于复合铸造，能够与碳钢或合金钢很好地熔合，铸造具有抗冲击、耐磨损、无缺陷的铸件。本专利技术提供的复合铸造用耐磨合金，其成分范围为(Wt％) 该合金化学成份设计的依据是高铬铸铁具有优良的抗磨性能，当含Cr量＞9％时，Cr与C形成K2型碳化物，该碳化物具有极高的显微硬度，达HV1300-1800，高硬度的碳化物与高硬度的马氏体基体(弥散地分布着二次碳化物)配合才能表现出优良的耐磨性能，调整高铬铸铁的合金成分，以得到具有优良的耐磨性能同时与碳钢很好地熔合成分的合金，该合金的金相组织为高碳马氏体基体上镶嵌有Ka型碳化物。合金中各元素的主要作用是Cr、C是抗磨白口铸铁中的重要元素，增加碳化物含量能提高抗磨性，提高Cr、C含量可以提高碳化物含量，高的含碳量具有良好的流动性，但过高的C含量会夺走奥氏体中的合金元素，对获得马氏体不利。高铬铸铁的淬透性随Cr/C的值增加而提高，当含Cr量＞30％时，基体变成铁素体，耐磨性差，含Cr量在28％-30％之间，高铬铸铁中的共晶群体及其共晶碳化物最细，在共晶碳化物量大致相等的情况下，共晶组织越细耐磨性和韧性越好。综合考虑以上因素，将Cr含量确定在28％-30％之间，C含量确定在4.0％-4.5％之间，C、Cr含量最佳比值为C/Cr＞0.16％。Mn是扩大γ相区而且提高淬透性的元素，且价格低廉，但过高的含量使组织粗大并带来大量残余奥氏体，其最佳含量为0.5％-1.0％。Si是强烈促进石墨化的元素，但可以使奥氏体中溶碳量减少，因此可以降低马氏体铸铁中残余奥氏体量，另外，Si含量控制在1.0％左右，有利于减小复合铸造时裂纹产生的趋势，将含Si量控制在1％-1.5％之间效果最佳。Cu可以提高淬透性，但为防止自由铜在晶界析出而引起脆性，加入量可控制在1％之内。Mo有一部分进入碳化物，一部分溶入奥氏体，溶入的Mo显著提高合金的淬透性，但由于其价格较贵，用Mn部分地代替，其优选含量为1.5％-2.0％。V、W形成高硬度的碳化物，弥散分布在高碳马氏体基体中，对高铬铸铁的耐磨性有进一步的提高，另外，添加V还可细化共晶组织并改善碳化物形态，V的最佳含量为2.1％-3.0％。本专利技术提供的合金适合任何电炉熔化，炉衬可以是酸性、碱性或中性；成本适宜，具有良好的流动性，收缩率大，熔点低；在铸态下，得到高碳马氏体基体上镶嵌有Ka型碳化物，并在基体中固溶有多量的Cr，具有较高的抗磨性，适合镶嵌复合铸造。用该合金与ZG35(或高锰钢)复合铸造的铸件，同时具有较高的耐磨性和较高的冲击性能。用于生产破碎机蓖板体部件，其寿命比高锰钢铸件提高3-5倍。具体实施例方式按本专利技术提供的合金成分，选取最佳配比，与ZG35复合制造成单辊破碎机蓖板体，其合金成分分别为(Wt％) 经检验，蓖板的结合部位均无气孔、夹渣、裂纹等宏观缺陷，界面无缝隙，呈冶金结合。高铬铸铁部分硬度为HRC62-65，金相组织为高碳马氏体基体上镶嵌有Ka型碳化物，ZG35部分硬度为HBS195-197。上机使用后，在同样高冲击高磨损的工况下，复合铸造的铸件比高锰钢铸件寿命提高3-5倍，而成本只增加30％，提高了设备利用率，获得较大的经济效益。权利要求1，一种镶嵌复合铸造用耐磨合金，其化学成分含量为(Wt％)C4.5-5.0 Si1.0-1.5 Mn0.5-1.0 Cr28-30 Mo1.5-2.0W＞1.5 V1.0-3.0 Cu＜1.0 Re＜1.0 Fe余量。2，根据权利要求1所述的镶嵌复合铸造用耐磨合金，其特征在于C、Cr含量最佳比值为C/Cr＞0.16％。3，根据权利要求1所述的镶嵌复合铸造用耐磨合金，其特征在于V的最佳含量为2.1％-3.0％。4，根据权利要求1所述的镶嵌复合铸造用耐磨合金，其特征在于与ZG35复合铸造成单辊破碎机蓖板体，其最佳成分含量为(Wt％)5，根据权利要求1所述的镶嵌复合铸造用耐磨合金，其特征在于与ZG35复合铸造成单辊破碎机蓖板体，其最佳成分含量为(Wt％)6，根据权利要求1所述的镶嵌复合铸造用耐磨合金，其特征在于与ZG35复合铸造成单辊破碎机蓖板体，其最佳成分含量为(Wt％)7，根据权利要求1所述的镶嵌复合铸造用耐磨合金，其特征在于与ZG35复合铸造成单辊破碎机蓖板体，其最佳成分含量为(Wt％)全文摘要本专利技术提供了一种镶嵌复合铸造用耐磨合金,其特征是在高铬铸铁基础上适当提高碳含量及加入Mo、W、V等合金元素,其化学成分含量为(wt%):C:4.5－5.0,Si:1.0－1.5,Mn:0.5－1.0,Cr:28－30,Mo:1.5－2.0,W>1.5,V:1.0－3.0,Cu<1.0,Re<1.0,Fe:余量。该合金用于复合铸造,能与碳钢或合金钢很好地熔合,铸造具有抗冲击、耐磨损、无缺陷的铸件。该合金熔炼工艺简单,成本低廉,与其他金属结合处无任何缝隙,使用寿命比高锰钢提高3－5倍,是用于复合铸造的理想合金。文档编号C22C37/06GK1353209SQ01133398公开日2002年6月12日 申请日期2001年11月2日 优先权日2001年11月2日专利技术者张业彭, 王克非, 曹东, 沙庆云, 常桂华 申请人:张业彭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镶嵌复合铸造用耐磨合金，其化学成分含量为：（Ｗｔ％）Ｃ：４．５－５．０ Ｓｉ：１．０－１．５ Ｍｎ：０．５－１．０ Ｃｒ：２８－３０ Ｍｏ：１．５－２．０Ｗ＞１．５ Ｖ：１．０－３．０ Ｃｕ＜１．０ Ｒｅ＜１．０ Ｆｅ：余量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张业彭，王克非，曹东，沙庆云，常桂华，
申请(专利权)人：张业彭，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]