一种高硬度铬合金铸球制造技术

本发明专利技术提出了一种高硬度铬合金铸球，所述铸球的化学组成成分按质量百分比包括：C：3.4％

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度铬合金铸球


[0001]本专利技术涉及耐磨材料
，尤其涉及一种高硬度铬合金铸球。

技术介绍

[0002]高铬铸球是一类应用非常广泛的重要耐磨材料，其含铬量大于10％，公知热处理技术为空气淬火与低温回火。由于在这种条件下，高硬度的M7C3型碳化物几乎全部代替了M3C型碳化物，因此与呈网状连续分布的M3C型碳化物相比，M7C3型碳化物大大增强了基体的连续性，因而铸球的硬度和韧性均显著提高。我国现行标准(GB/T17445
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1998、JC/T533
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2004及YB/T092
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2005)中高铬铸造磨球的铬(Cr)含量范围为10
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30％，其淬火态硬度为HRC52
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56。
[0003]目前，工业上应用的高铬铸球常采用铬含量15
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25％，碳含量不超过3.3％的亚共晶或近共晶成分。由于该种铸球碳化物含量相对较少，在许多耐磨耐蚀工况，如立磨磨辊、浆料输送杂质泵、球磨机衬板等都表现出明显的耐磨性不足。为此，为了提高高铬铸铁球的耐磨性，科研工作者开展了大量的研究开发工作，通过提高高铬铸铁球中碳或铬的含量以增加碳化物数量，从而使耐磨性大幅提高，但过高的碳或铬使得高铬铸铁球出现粗大的初生碳化物而使材料韧性急剧下降，与此同时粗大的初生碳化物在磨损过程中极易破碎，使得无法实现大规模的工业化应用。因此，控制和改善过共晶高铬铸铁球中初生碳化物的形态和粒度，即获得细小、均匀分布的初生碳化物是实现过共晶高铬白口铸铁规模化工业应用的关键。
[0004]中国专利CN1042193A公开了一种耐磨耐热的高铬合金铸铁及独特的热处理工艺，该材料主要成分为C：2.85
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3.4％，Si：0.8
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1.5％，Mn：0.3
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0.4％，Cr：25
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38％，Ni：3
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8％，Re：0.08
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0.15，P：≤0.03％、S：≤0.02％，余量为Fe。通过进行两次热处理，第一次的温度为1100
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1300℃，出炉后空冷；第二次的温度为1000
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1250℃，缓冷。该专利技术利用合理设计的成分和工艺，发挥了稀土的良好作用。但是该专利技术含有较多价格昂贵的镍元素，导致生产成本高，另外淬火工艺复杂，且淬火温度高，生产周期长，能耗高。
[0005]中国专利CN1769508A公开了一种低成本高耐磨的过共晶高铬铸铁及其制备方法，其主要成分为C：3.5
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4.5％，，Si：0.5
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1.5％，Mn：1.0
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3.5％，Cr：17
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30％Cu：1.0
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2.0％，P、S：≤0.06％，Ni：≤1％，余量为Fe。其制备方法是通过加TiN、NbN等颗粒中间合金，在包内孕育，作为初生碳化物异质形核基底，而达到细化初生碳化物的目的。但外加TiN、NbN等颗粒在铁水中易团聚，分布均匀性差，使初生碳化物的形态和分布均匀性差，铸件波动性大，而且采用外加形核剂，铁液易污染，纯净度差。

技术实现思路

[0006]基于
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种高硬度铬合金铸球，在提高铸球碳含量来增加碳化物数量，以使所述铸球硬度得到大幅提高的前提下，通过特定的热处理工艺来细化初生碳化物，使所述铸球的韧性亦得以保持，由此改善了铸球的耐磨性能。
[0007]本专利技术提出的一种高硬度铬合金铸球，所述铸球的化学组成成分按质量百分比包括：C：3.4％
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3.8％、Si：0.3％
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0.9％、Mn：0.4％
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0.9％、Cr：11.0％
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15.4％、S：≤0.02％、P：≤0.05％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；
[0008]按照上述化学组成成分进行配料，熔炼，浇铸后得到铸球初品；将该铸球初品加热到520℃
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550℃，保温2h
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3h，加热到750℃
‑
780℃，保温2h
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3h，加热到840℃
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880℃，保温2h
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3h，加热到880℃
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920℃，保温2h
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3h，之后淬入油温为150℃
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190℃的高温油中10min
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20min，再进行回火，制得所述高硬度铬合金铸球。
[0009]本专利技术中，通过碳、铬等多种合金元素的复合添加，使所得铸球具有极高硬度的同时，还获得良好的韧性性能，其中各元素的作用如下：
[0010]碳(C)：碳是可以有效地用于增加碳化物体积分数的元素，随着碳加入量的增加，碳化物的含量越多，如此大幅提高了所得铸球的硬度和耐磨性能，但是碳加入量过多时，所得铸球的强度和韧性就明显下降。为了平衡硬度、强度和韧性性能，本专利技术所述碳的含量控制为3.4％
‑
3.8％。
[0011]铬(Cr)：铬是通过与碳形成高硬度M7C3型碳化物的基础，铬的加入量过少时，不易获得高硬度的M7C3型碳化物，但是加入量过多时，基体中容易出现低硬度的铁素体，反而降低材料耐磨性；并且适配碳含量的铬的加入量容易在凝固过程中形成细化的初生碳化物。本专利技术中所述铬的含量控制为11.0％
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15.4％
[0012]锰(Mn)：锰是可以抑制铁素体形成并可以有效增加淬火性同时提高铸球强度和韧性的元素。铸球中加入适量的锰，除了起脱氧和净化铁水作用外，还可以阻碍碳化物生长，使碳化物细化，但锰是扩大奥氏体区，稳定奥氏体的元素，加入量过多时，铸态基团中易形成较多的奥氏体，不利于提高铸球的耐磨性。为了确保所得铸球的硬度，本专利技术中所述锰的含量控制为0.4％
‑
0.9％。
[0013]硅(Si)：硅是通过脱氧和固溶强化来有效提高铸球强度的元素。为了获得上述效果，本专利技术中所述硅的含量控制为0.3％
‑
0.9％。
[0014]硫(S)：硫是在铸球中容易形成夹杂物而使铸球韧性劣化的元素。因此，本专利技术中将硫的含量控制为0.02％或者更少。
[0015]磷(P)：磷是铸球中不可避免含有并使铸球韧性劣化的元素。因此将磷的含量控制为0.05％或更少。
[0016]除了上述对铸球组成进行控制以外，本专利技术中还选用淬火热处理工艺对铸球性能进行有效改善。通过阶段升温并在高温淬火油(150
‑
190℃)中进行淬火，对铸球的金相组织进行控制，确保铸球中具有大面积的初生碳化物、共晶碳化物，以及呈弥散分布状的马氏体和少量贝氏体的复合相，保证所获铸球最终硬度在65HRC以上，冲击韧性值在5J/cm2以上，综合性能优良。
[0017]优选地，[C]×
[Cr]≥0.42％，且[Cr]/[Mn]≥1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硬度铬合金铸球，其特征在于，所述铸球的化学组成成分按质量百分比包括：C：3.4％
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3.8％、Si：0.3％
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0.9％、Mn：0.4％
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0.9％、Cr：11.0％
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15.4％、S：≤0.02％、P：≤0.05％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；按照上述化学组成成分进行配料，熔炼，浇铸后得到铸球初品；将该铸球初品加热到520℃
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550℃，保温2h
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3h，加热到750℃
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780℃，保温2h
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3h，加热到840℃
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880℃，保温2h
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3h，加热到880℃
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920℃，保温2h
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3h，之后淬入油温为150℃
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190℃的高温油中10min
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20min，再进行回火，制得所述高硬度铬合金铸球。2.根据权利要求1所述高硬度铬合金铸球，其特征在于，[C]
×
[Cr]≥0.42％，且[Cr]/[Mn]≥17，[C]、[Cr]、[Mn]分别为C、Cr、Mn的质量百分含量。3.根据权利要求1所述高硬度铬合金铸球，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东凯，明章林，杨霄，胡璇，林俊，刘伟，
申请(专利权)人：宁国东方碾磨材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：