一种耐磨构件、高锰高铬白口铸铁及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐磨构件、高锰高铬白口铸铁及其制备方法。所述高锰高铬白口铸铁的制备方法包括铸造得到铸件，铸件的化学成分为C：2.00～4.00wt％、Si：0.50～2.00wt％、Mn：1.0～8.00wt％、Cr：13.00～18.00wt％、V：1.00～2.00wt％、Mo：0.30～1.00wt％、P≤0.10wt％、S≤0.07wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质；对铸件进行亚临界处理和深冷处理，得到高锰高铬白口铸铁。所述耐磨构件的制备方法包括制备得到高锰高铬白口铸铁并制成耐磨构件。所述耐磨构件和所述高锰高铬白口铸铁由前述制备方法制得。本发明专利技术能提高材料硬度和耐磨性能且降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨构件、高锰高铬白口铸铁及其制备方法
本专利技术属于材料
，更具体地讲，涉及一种水泥、电力和冶金矿山等行业用耐磨材料及其制备方法。
技术介绍
水泥、电力和冶金矿山等行业用衬板，其耐磨性能是最主要的性能，因此材料必须要有优良的抗磨能力。传统的耐磨材料硬度和耐磨性能有待进一步提高，且其制备工艺不能满足当前提出的环保、低碳的节约型社会发展的要求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的在于提供一种提高耐磨构件硬度和耐磨性能的方法。为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种高锰高铬白口铸铁的制备方法。所述高锰高铬白口铸铁的制备方法包括：铸造得到铸件，所述铸件的化学成分按重量百分计包括C：2.00～4.00wt％、Si：0.50～2.00wt％、Mn：1.0～8.00wt％、Cr：13.00～18.00wt％、V：1.00～2.00wt％、Mo：0.30～1.00wt％、P≤0.10wt％、S≤0.07wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质；对所述铸件进行亚临界处理和深冷处理，得到高锰高铬白口铸铁。在一个示例性实施例中，所述亚临界处理步骤可以包括将所述铸件加热至400～600℃并保温。优选地，将所述铸件加热至520～600℃并保温。进一步优选地，加热至520～590℃，所述亚临界处理的保温时间为1～8h。在一个示例性实施例中，所述深冷处理步骤可以包括将所述铸件在-180～-196℃的液氮中保温。优选地，所述深冷处理的保温的时间可以为1～20h，进一步优选为2～8h，进一步优选为3h。在一个示例性实施例中，优选地，所述铸件的化学成分按重量百分计可以包括C：2～3.5wt％、Mn：1～7wt％、Cr：13～17wt％。本专利技术另一方面提供了一种高锰高铬白口铸铁。所述高锰高铬白口铸铁的铸态组织主要包括奥氏体、马氏体和(Cr，Fe)7C3共晶碳化物，并且(Cr，Fe)7C3共晶碳化物基本上连成网状，所述高锰高铬白口铸铁根据权利要求1至7中任意一项所述的高锰高铬白口铸铁的制备方法制备而得。本专利技术再一方面提供了一种耐磨构件的制备方法。所述耐磨构件的制备方法包括：采用如上所述的高锰高铬白口铸铁的制备方法制备得到高锰高铬白口铸铁；将所述高锰高铬白口铸铁制成耐磨构件。本专利技术又一方面提供了一种耐磨构件，所述耐磨构件由如上所述的耐磨构件的制备方法制成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：增加材料的硬度和耐磨性能；由于亚临界明显低于传统的热处理工艺，可以节省能源，降低成本，同时也能改善工人的工作条件，并且能够有效的避免铸件的变形和开裂。具体实施方式在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本专利技术的耐磨构件、高锰高铬白口铸铁及其制备方法。在一个示例性实施例中，根据本专利技术一方面提供的高锰高铬白口铸铁的制备方法包括：(1)铸造得到铸件。将金属溶液经铸造成形后清理，得到铸件。铸件的化学成分按重量百分计包括C：2.00～4.00wt％、Si：0.50～2.00wt％、Mn：1.0～8.00wt％、Cr：13.00～18.00wt％、V：1.00～2.00wt％、Mo：0.30～1.00wt％、P≤0.10wt％、S≤0.07wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质。本专利技术用锰代替传统的镍，锰能够扩大奥氏体区，达到固溶强化的作用，使材料热处理后获得更多马氏体，增强基体硬度，同时也大大降低了材料成本。优选地，铸件的化学成分按重量百分计包括C：2～3.2wt％、Mn：1～7wt％、Cr：13～17wt％。(2)对铸件进行亚临界处理和深冷处理，得到高锰高铬白口铸铁。具体地，亚临界处理包括：将铸件加热至400～600℃并保温。优选地，将铸件加热至520～600℃并保温，优选地，加热至520～590℃，保温时间为1～8h。深冷处理步骤包括：将铸件在-180～-196℃的液氮中保温。保温的时间为1～20h，优选为2～8h。进一步优选为3h。热处理可以改善白口铸铁的耐磨性能，传统的热处理工艺主要是在920℃～1060℃进行去稳或去稳加回火处理来提高铸铁的耐磨性，它消耗了大量的能源，同时还有可能引起铸件的开裂及变形，不能满足当前提出的环保、低碳的节约型社会发展的要求。本申请通过对铸件在400～600℃的温度条件下进行亚临界处理及深冷处理，能够促使碳化物从奥氏体中析出，降低基体材料的残余奥氏体的稳定性，使其向马氏体转变，从而达到提高其硬度和耐磨性能的目的，进而提高其使用寿命。由于其温度明显低于去稳处理温度，可以节省能源，降低成本，同时也能改善工人的工作条件，并且能够避免铸件的变形和开裂。在另一个示例性实施例中，根据本专利技术另一方面提供的高锰高铬白口铸铁根据如上所述的高锰高铬白口铸铁的制备方法制备而得，所述高锰高铬白口铸铁的铸态组织主要包括奥氏体、马氏体和(Cr，Fe)7C3共晶碳化物，经亚临界和深冷处理后，(Cr，Fe)7C3共晶碳化物基本上连成网状，其奥氏体相明显减少，部分残余奥氏体发生了马氏体转变。残余奥氏体的含量降低到2.5％(体积百分比)。高铬白口铸铁的显微组织中存在着高硬度的(Cr，Fe)7C3型碳化物(硬度在1200～1800HV之间)，并且彼此孤立分布，不连成网状，使其具有比较高的硬度、耐磨性及较高的韧性。而本申请高猛、高铬白口铸铁，高锰能够扩大奥氏体区，使热处理后获得更多的马氏体，增加材料的硬度，同时也大大降低了材料的生产成本；经亚临界和深冷处理后，(Cr，Fe)7C3共晶碳化物基本上连成网状，其奥氏体相明显减少，部分残余奥氏体发生了马氏体转变；并且由于亚临界明显低于传统的热处理工艺，可以节省能源，降低成本，同时也能改善工人的工作条件，并且能够有效的避免铸件的变形和开裂。在另一个示例性实施例中，根据本专利技术再一方面提供的耐磨构件的制备方法包括：采用如上所述的高锰高铬白口铸铁的制备方法制备得到高锰高铬白口铸铁；将高锰高铬白口铸铁制成耐磨构件。在另一个示例性实施例中，根据本专利技术再一方面提供的耐磨构件由如上所述的耐磨构件的制备方法制成。下面将结合具体示例来对本专利技术的耐磨构件、高锰高铬白口铸铁及其制备方法作进一步的说明。示例铸造采用废钢、生铁、高碳铬铁、钼铁、锰铁和钒铁作原料，在25公斤中频感应电炉中冶炼高铬白口铸铁，铁水熔清后用铝脱氧，然后用金属型铸造铸成尺寸为Φ80mm的试块，浇注温度约1500℃。其化学成分(wt.％)如表1。表1高锰、高铬白口铸铁化学成分示例CSiMnCrMoVFeCr/C12.821.242.8013.340.701.50Bal.4.7322.851.303.0013.480.651.48Bal.4.73为了清楚地说明此耐磨用高锰、高铬白口铸铁的性能，比较了铸态、亚临界处理和深冷处理三种热处理工艺的组织和性能差异。方案1亚临界处理：将试样放在箱式电阻炉中加热，温度分别为520℃、540℃、560℃、580℃和600℃，保温时间1h，出炉空冷。方案2亚临界加深冷处理：热处理工艺同方案1，将试样取出后；待试样变成暗红色后放入-196℃的液氮中；保温3h。组织：铸态组织主要是奥氏体、马氏体和(Cr,Fe)7C3共晶碳化物，经亚临界和深冷处理后，碳化物基本上连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高锰高铬白口铸铁的制备方法，其特征在于，所述高锰高铬白口铸铁的制备方法包括：铸造得到铸件，所述铸件的化学成分按重量百分计包括C：2.00～4.00wt％、Si：0.50～2.00wt％、Mn：1.0～8.00wt％、Cr：13.00～18.00wt％、V：1.00～2.00wt％、Mo：0.30～1.00wt％、P≤0.10wt％、S≤0.07wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质；对所述铸件进行亚临界处理和深冷处理，得到高锰高铬白口铸铁。

【技术特征摘要】
1.一种高锰高铬白口铸铁的制备方法，其特征在于，所述高锰高铬白口铸铁的制备方法包括：铸造得到铸件，所述铸件的化学成分按重量百分计包括C：2.00～4.00wt％、Si：0.50～2.00wt％、Mn：1.0～8.00wt％、Cr：13.00～18.00wt％、V：1.00～2.00wt％、Mo：0.30～1.00wt％、P≤0.10wt％、S≤0.07wt％以及余量的Fe和不可避免的杂质；对所述铸件进行亚临界处理和深冷处理，得到高锰高铬白口铸铁。2.根据权利要求1所述的高锰高铬白口铸铁的制备方法，其特征在于，所述亚临界处理步骤包括将所述铸件加热至400～600℃并保温。3.根据权利要求2所述的高锰高铬白口铸铁的制备方法，其特征在于，将所述铸件加热至520～600℃并保温。4.根据权利要求2所述的高锰高铬白口铸铁的制备方法，其特征在于，所述亚临界处理的保温时间为1～8h。5.根据权利要求1所述的高锰高铬白口铸铁的制备方法，其特征在于，所述深冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：易勇，代丽，付真金，毕鹏，王兵，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51