一种过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用，其中过共晶高铬铸铁材料包括以下质量百分比的化学成分：C 3.8％

【技术实现步骤摘要】
一种过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及耐磨白口铸铁材料领域，具体涉及一种过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]高铬白口铸铁是第三代白口铸铁，是工业应用最普遍的铬系白口铸铁，主要用于制造耐磨铸件，在冶金矿山、火力发电、水泥行业等得到了较广泛的应用。高铬铸铁中的铬不仅可有效提高材料在浆料中的腐蚀抗力，还存在呈孤立的六角杆状或板条状M7C3型碳化物，间断分布于基体中，大大削弱了对基体割裂的影响，导致高铬铸铁具有耐磨性优良和较好韧性。但碳化物数量提高到一定程度，高铬铸铁中将会出现粗大的初生碳化物，虽然对其硬度有一定的提高，但导致高铬铸铁的韧性急剧下降，且在铸造生产时因裂纹缺陷而导致废品率极高。
[0003]因此，目前应用较为普遍的高铬白口铸铁是碳含量在2％
‑
4％，铬含量11％
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30％的亚共晶和近共晶高铬白口铸铁，而过共晶高铬铸铁主要用于生产形状简单、应用在低应力磨损下的铸件。但如果能通过改变高铬白口铸铁的化学成分，细化过共晶高铬铸铁的初生碳化物，改善冲击韧性，进一步提高高铬铸铁的耐磨性，可使过共晶高铬铸铁在渣浆泵部件中的应用得到改善。
[0004]专利公开号为CN110079725A公开的一种超高耐磨过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用，主要成分为C：4.0
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5.0％，Cr：25
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35％，Si：0.5
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1.0％，Mn：1.5
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2.5％，Ni≤1％，Mo：2
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4％，余量为Fe。该专利的特点为加入Ni不溶于碳化物，而无限固溶于铁，能够降低高铬铸铁奥氏体转变临界冷却速度有扩大铁的奥氏体相区的作用，提高材料淬透性，对制造厚壁零件时能够改善材料的淬硬深度；Mo能够固溶于奥氏体及其转变产物中，溶入铬碳化物中或与碳形成碳钼化合物，可以改善高铬铸铁的抗磨能力，使高铬铸铁在避免产生裂纹情况下充分硬化。硅和氧亲和力大于铬、锰等，在熔炼中可以减少这些合金元素的烧损。该钢材由于加入了含量较多的Mo，因而成本较高。
[0005]专利公开号为CN101892417A公开的铸态使用的过共晶高铬铸铁及其制备方法，主要成分为C：3.5
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4.5％，Mn：1.0
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3.0％，Cr：16.0
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28.0％，Si：0.5
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1.5％,Ti：2.1
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3.0％，P≤0.06％，S≤0.06％，余量为Fe。该专利的主要特点为：通过改变钛的加入方式，即先将熔融的铁水转至浇包，再在电炉内加入钛铁，这样显著增大了钛的吸收量，有效改善高铬铸铁的抗铸造开裂性能并提高了高铬铸铁的强度和韧性。但由于该专利中含有2.1
‑
3.0％的Ti，而Ti元素非常容易氧化，易造成铸件易产生夹渣等缺陷。另外，该专利提供的制备方法中将浇包内的铁水再转回电炉内时在铁水表面覆盖一层草灰，如若后续除杂工艺不完善将导致材料的性能不受控制。
[0006]在论文《钛氮对奥氏体高铬铸铁组织及性能的影响》中介绍了不同热处理温度对高铬铸铁硬度与耐磨性的影响，同时还通过探究不同含量的Ti和N对高铬铸铁组织和性能的影响，确定1.2％Ti+0.2％N为较佳的配比成分，该论文未讨论变质剂对高铬铸铁组织的
影响。
[0007]论文《高铬白口铸铁碳化物形态及强韧化研究》中研究了Cu、V合金化能够显著提高共晶碳化物的数量，细化奥氏体晶粒改善碳化物形貌，在一定程度上提高材料的硬度和冲击韧性，而RE变质处理后，奥氏体晶粒进一步细化，网状共晶碳化物开始破碎，彼此孤立不连续分布于基体中，对基体的割裂降低使材料的力学性能显著提高。该论文中工艺未大规模应用于实际生产运用中。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的问题是：提供一种过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用，本专利技术通过合理控制过共晶高铬铸铁材料的化学成分和含量，通过加大碳含量并引入Ti、Mo元素，细化初生碳化物并形成第二相硬质颗粒，从而得到综合性能优良的过共晶高铬铸铁材料并提高使用寿命。
[0009]所采用的技术方案为：
[0010]一种过共晶高铬铸铁材料，其包括以下质量百分比的化学成分：C 3.8％
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4.6％、Cr 27％
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46％、Si 0.5％
‑
2％、Mn 0.5％
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1.3％、Ni 0.1％
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0.5％、Mo 0.02
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2％、Ti 0.02％
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1.5％、Cu 0.01％
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0.2％、V 0.1％
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0.3％、W0.015
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1.5％、Al≤0.2％、P≤0.05％、S≤0.05％、B≤0.05％，余量为Fe。
[0011]上述的过共晶高铬铸铁材料的制备方法，包括如下步骤：
[0012]S1.采用废钢、铬铁、生铁、硅铁、钨铁、钼铁、锰铁、镍板、钛铁、钒铁、硼铁、金属铝、废黄铜、增碳剂为原料，按照提供的配方进行配料；
[0013]S2.将废钢、生铁先混合在熔炼炉中升温至1500℃，等铁水熔清后加入铬铁进一步熔清，再用硅铁、锰铁预脱氧，最后采用铝丝脱氧；加入硼铁、钛铁，待熔清后，将铁水出炉倒入浇包并进行除杂处理；
[0014]S3.当铁水温度为1400℃时浇注到模具成型，浇注时加入碳化铬粉或碳化钨粉的一种或两种做随流孕育，待冷却至室温。
[0015]进一步地，过共晶高铬铸铁材料的制备方法还包括S4.将S3得到的过共晶高铬铸铁铸件材料放置在热处理内进行两次淬火。
[0016]进一步地，S4中，两次淬火：
[0017]第一次淬火1000
‑
1200℃，保温1
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3h，风冷；
[0018]第二次淬火1000
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1150℃，保温1.5
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3h，风冷至200
‑
350℃。
[0019]进一步地，过共晶高铬铸铁材料的制备方法还包括S5.在200
‑
350℃，进炉回火1
‑
2.5h后，自然冷却。
[0020]进一步地，S3中，加入碳化铬粉或碳化钨粉的一种或两种做随流孕育，总加入量不超过铁水重量的0.1％。
[0021]一种上述的过共晶高铬铸铁材料的应用，其用于制造输送具有磨损性浆料的热磨机磨片。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]通过合理控制过共晶高铬铸铁材料的化学成分及其含量，使高铬白口铸铁中M7C3型碳化物由连续、粗大板条状向孤立、细条状转变，通过引入Ti、Mo元素形成第二相硬质颗
粒，从而得到综合性能优良的过共晶高铬铸铁材料，提高在极端工作环境的使用寿命。具体的，在高铬铸铁中引入Mo元素，能细化初生碳化物；而Ti元素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过共晶高铬铸铁材料，其特征在于，其包括以下质量百分比的化学成分：C 3.8％
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4.6％、Cr 27％
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46％、Si 0.5％
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2％、Mn 0.5％
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1.3％、Ni 0.1％
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0.5％、Mo 0.02
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2％、Ti 0.02％
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1.5％、Cu 0.01％
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0.2％、V 0.1％
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0.3％、W 0.015
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1.5％、Al≤0.2％、P≤0.05％、S≤0.05％、B≤0.05％，余量为Fe。2.一种权利要求1所述的过共晶高铬铸铁材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.采用废钢、铬铁、生铁、硅铁、钨铁、钼铁、锰铁、镍板、钛铁、钒铁、硼铁、金属铝、废黄铜、增碳剂为原料，按照提供的配方进行配料；S2.将废钢、生铁先混合在熔炼炉中升温至1500℃，等铁水熔清后加入铬铁进一步熔清，再用硅铁、锰铁预脱氧，最后采用铝丝脱氧；加入硼铁、钛铁，待熔清后，将铁水出炉倒入浇包并进行除杂处...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵张铭，陈卫华，艾云龙，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：