一种高耐磨性中铬铸铁细晶材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于金属材料技术领域，尤其是涉及一种高耐磨性中铬铸铁细晶材料及其制备方法和应用，所述浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料包含以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.0

【技术实现步骤摘要】
一种高耐磨性中铬铸铁细晶材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金属材料
，尤其是涉及一种浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]浮动油封是一种特殊形式的非接触式机械密封，是为适应恶劣的工作环境而发展起来的一种紧凑型的机械密封方式，它具有抗污染能力强，耐磨，耐冲击，工作可靠，端面磨损自动补偿，结构简单等优点。目前浮动油封被广泛应用于工程机械、煤矿机械、建筑机械、石油机械和航空船舶等领域，其中在工程机械产品上应用最为普遍，包括在各种输送机、砂处理设备、煤矿设备、混凝土设备等上均有应用。
[0003]浮动油封的密封原理是：两个浮封环靠O形密封圈受轴向压缩后的变形，产生对浮封环密封端面的压紧力，随着密封端面的均匀磨损，这种由O形密封圈储存的弹性能量逐步释放，从而起到轴向补偿作用。因此，浮动油封的使用对浮封环端面的耐磨性、耐热性、耐油性、密封性要求极高。目前浮动油封浮封环的金属材料应用比较广泛的一种是高铬钼镍合金铸铁。然而钼、镍金属的价格非常昂贵，导致其大量工业应用受到限制。另一方面，目前用于浮动油封的高铬钼镍合金铸铁需要930℃左右的高温热处理，才能达到耐磨铸铁需要的HRc62以上硬度，这使得铸铁工艺较为复杂，更进一步提升了成本。
[0004]因此，需要提供一种低成本的、制备工艺更简化的合金铸铁材料来取代高铬钼镍合金铸铁用于浮动油封。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种新的浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料，其在降低铬的使用量、不使用钼、镍并且无需热处理的情况下仍然实现了足够高的硬度和耐磨性，从而降低了成本、简化了工艺，具有极大的工业应用价值。
[0006]具体地，本专利技术提供了一种浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料，其包含以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.0
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3.8%；Cr：10.0
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12.0%；Si：1.5
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3.0%；Mn：0.2
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1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0007]更进一步地，所述浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料包含以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.4
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3.6%；Cr：11.0
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12.0%；Si：1.5
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1.8%；Mn：0.4
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0.6%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0008]更进一步地，所述不可避免的杂质包括S：≤0.03%；P：≤0.03%。
[0009]更进一步地，所述浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料不含合金元素Mo和Ni。
[0010]更进一步地，所述浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料的HRc硬度为62以上。
[0011]更进一步地，所述浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料的金相组织为马氏体和碳化物，及少量残余奥氏体，粒晶细致紧密。
[0012]本专利技术还提供了一种制备浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料的方法，其包括
以下步骤：(1)将按比例配好的合金原料放入中频炉中熔炼，得到铁水；其中所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.0
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3.8%；Cr：10.0
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12.0%；Si：1.5
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3.0%；Mn：0.2
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1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质；(2)当步骤(1)的铁水达到出炉温度时，加入脱氧剂进行脱氧；(3)当步骤(2)的铁水达到浇注温度时，浇入铸型；(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600
‑
500℃/20s到1600
‑
500℃/10s的冷却速度冷却，得到浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料。
[0013]更进一步地，在步骤(1)中，所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.4
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3.6%；Cr：11.0
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12.0%；Si：1.5
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1.8%；Mn：0.4
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0.6%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。
[0014]更进一步地，在步骤(1)中，所述浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料不含合金元素Mo和Ni。
[0015]更进一步地，所述方法不包括任何热处理步骤。所述热处理步骤包括退火、淬火、回火和正火。
[0016]更进一步地，步骤(2)中的出炉温度为1450
‑
1500℃。
[0017]更进一步地，步骤(3)中的浇注温度为1350
‑
1400℃。
[0018]更进一步地，步骤(2)中的脱氧剂为纯铝或铝丝。
[0019]更进一步地，步骤(4)中所得到的浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料的HRc硬度为62以上。
[0020]更进一步地，步骤(4)中所得到的浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料的金相组织为马氏体和碳化物，及少量残余奥氏体，粒晶细致紧密。
[0021]本专利技术还提供了由本专利技术的高耐磨性中铬铸铁细晶材料制成的浮动油封用浮封环。
[0022]更具体地，本专利技术提供了一种浮动油封用浮封环的制造方法，其包括以下步骤：(1)将按比例配好的合金原料放入中频炉中熔炼，得到铁水；其中所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.0
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3.8%；Cr：10.0
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12.0%；Si：1.5
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3.0%；Mn：0.2
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1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质；(2)当步骤(1)的铁水达到出炉温度时，加入脱氧剂进行脱氧；(3)当步骤(2)的铁水达到浇注温度时，浇入浮封环模具中；(4)将步骤(3)的浇入浮封环模具的铁水以1600
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500℃/20s到1600
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500℃/10s的冷却速度冷却，得到浮封环毛坯；(5)将浮封环毛坯进行粗加工；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
[0023]更进一步地，在步骤(1)中，所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料，其特征在于，包含以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.0
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3.8%；Cr：10.0
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12.0%；Si：1.5
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3.0%；Mn：0.2
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1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质，其中，所述浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料不含合金元素Mo和Ni。2.根据权利要求1所述的浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料，其特征在于，包含以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.4
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3.6%；Cr：11.0
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12.0%；Si：1.5
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1.8%；Mn：0.4
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0.6%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。3.一种如权利要求1所述的浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将按比例配好的合金原料放入中频炉中熔炼，得到铁水；其中，所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.0
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3.8%；Cr：10.0
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12.0%；Si：1.5
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3.0%；Mn：0.2
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1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质；(2)当步骤(1)的铁水达到出炉温度时，加入脱氧剂进行脱氧；(3)当步骤(2)的铁水达到浇注温度时，浇入铸型；(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600
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500℃/20s到1600
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500℃/10s的冷却速度冷却，得到浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料，其中，所述浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料不含合金元素Mo和Ni，其中，所述方法不包括任何热处理步骤，所述热处理步骤包括退火、淬火、回火和正火。4.根据权利要求3所述的浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的出炉温度为1450
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1500℃。5.根据权利要求3所述的浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的浇注温度为1350
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1400℃。6.根据权利要求3所述的浮动油封用高耐磨性中铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于，所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3....

【专利技术属性】
技术研发人员：李进敏，徐前进，李全，刘恒利，
申请(专利权)人：烟台源农密封科技有限公司，
类型：发明
国别省市：