一种高耐磨性能高硅高铬铸铁及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高耐磨性能高硅高铬铸铁及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。本发明专利技术提供的高耐磨性能高硅高铬铸铁按质量含量计包含以下组分：C2.0～3.2％，Si2.00～2.5％，Cr12.0～13.0％，Mn0～2％，Ni0～2.5％，Mo0～3％，P0～0.06％，S0～0.06％，以及余量的Fe。本发明专利技术通过增加合金元素中Si的添加量至2.00～2.50wt％，在凝固时促进C、Cr等元素在液相中偏析，进而增加了组织中共晶碳化物的含量；提高了硬度及耐磨性，且铸造时流动性好，提高了充型能力。实施例的结果显示，本发明专利技术提供的高耐磨性能高硅高铬铸铁表面硬度最高可达HRC65。磨性能高硅高铬铸铁表面硬度最高可达HRC65。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐磨性能高硅高铬铸铁及其制备方法


[0001]本专利技术涉及耐磨材料
，尤其涉及一种高耐磨性能高硅高铬铸铁及其制备方法。

技术介绍

[0002]铬系高铬铸铁是目前我国使用最多的耐磨材料之一，其具有良好的耐磨性能，且生产工艺并不复杂，是公认的性能优良的耐磨材料，在采矿、水泥、冶金、电力等方面应用广泛。铬系高铬铸铁中，铬的大量加入使得白口铁中的M3C型碳化物变成M7C3型碳化物，M7C3型碳化物具有很高的硬度，从而使得高铬铸铁有良好的耐磨性，铬含量越高，耐磨性能越好。但我国是一个贫铬的国家，需要进口大量的铬铁才可满足国内需求，同时Cr的使用也会造成一定程度的环境污染。
[0003]因此，如何在不提高铬含量的同时仍能使制备的高铬铸铁具有更高的表面硬度进而提高其耐磨性能，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高耐磨性能高硅高铬铸铁。本专利技术提供的高铬铸铁在不提高铬含量的同时仍能制备具有更高的表面硬度，进而具有更好的耐磨性能的高铬铸铁。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种高耐磨性能高硅高铬铸铁，按质量含量计，包含以下组分：C 2.0～3.2％，Si 2.00～2.5％，Cr 12.0～13.0％，Mn 0～2％，Ni 0～2.5％，Mo 0～3％，P 0～0.06％，S 0～0.06％，以及余量的Fe。
[0007]优选地，按质量含量计，所述高耐磨性能高硅高铬铸铁包含以下组分：C 2.2～3.1％，Si 2.05～2.45％，Cr 12.1～12.8％，Mn 0.1～1.5％，Ni 0.05～2.0％，Mo 0.01～2％，P 0～0.05％，S 0～0.05％，以及余量的Fe。
[0008]优选地，按质量含量计，所述高耐磨性能高硅高铬铸铁包含以下组分：C 2.4～3.0％，Si 2.1～2.4％，Cr 12.11～12.6％，Mn 0.2～1.2％，Ni 0.08～1.8％，Mo 0.02～1.0％，P 0～0.04％，S 0～0.04％，以及余量的Fe。
[0009]优选地，按质量含量计，所述高耐磨性能高硅高铬铸铁包含以下组分：C 2.6～2.9％，Si 2.15～2.35％，Cr 12.12～12.5％，Mn 0.3～0.9％，Ni 0.11～1.6％，Mo 0.03～0.5％，P 0～0.03％，S 0～0.02％，以及余量的Fe。
[0010]本专利技术提供了上述技术方案所述的高耐磨性能高硅高铬铸铁的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)将合金原料进行熔炼后浇铸，得到高硅高铬铸铁铸件；
[0012](2)将所述步骤(1)得到的高硅高铬铸铁铸件进行热处理，得到高耐磨性能高硅高铬铸铁。
[0013]优选地，所述步骤(2)的热处理为以下四种方法中的一种：
[0014]方法一：油浴淬火后低温回火；
[0015]方法二：盐浴淬火后低温回火；
[0016]方法三：盐浴等温处理；
[0017]方法四：亚临界处理。
[0018]优选地，所述方法一中油浴淬火的温度为860～980℃，油浴淬火的保温时间为4～8小时，油浴淬火的油浴温度为50～120℃；低温回火的温度为230～320℃。
[0019]优选地，所述方法二中盐浴淬火的温度为860～980℃，盐浴淬火的保温时间为4～8小时，盐浴淬火的盐浴温度为230～320℃；低温回火的温度为230～300℃。
[0020]优选地，所述方法三中盐浴等温处理的第一保温温度为860～980℃，盐浴等温处理的第一保温时间为4～8小时，盐浴等温处理的等温温度为230～320℃，盐浴等温处理的等温时间为4～10小时。
[0021]优选地，所述方法四中亚临界处理的温度为400～550℃，亚临界处理的时间为4～8小时，亚临界处理的冷却方式为空冷至室温。
[0022]本专利技术提供了一种高耐磨性能高硅高铬铸铁，按质量含量计，包含以下组分：C 2.0～3.2％，Si 2.00～2.5％，Cr 12.0～13.0％，Mn 0～2％，Ni 0～2.5％，Mo 0～3％，P 0～0.06％，S 0～0.06％，以及余量的Fe。本专利技术提供的高铬铸铁在Cr含量为12.0～13.0％的情况下，通过增加合金元素中Si的添加量至2.00～2.50wt％，使共晶点左移，提高共晶碳化物的含量；形成富硅贫铬的先共晶相，提高共晶组织中碳和铬的含量，有利于形成硬度更高耐磨性更好的M7C3型碳化物，在Cr含量相对较低的同时提高了高铬铸铁的硬度和耐磨性。实施例的结果显示，本专利技术所得到的高耐磨性能高硅高铬铸铁表面硬度可达HRC65。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种高耐磨性能高硅高铬铸铁，按质量含量计，包含以下组分：C 2.0～3.2％，Si 2.00～2.5％，Cr 12.0～13.0％，Mn 0～2％，Ni 0～2.5％，Mo 0～3％，P 0～0.06％，S 0～0.06％，以及余量的Fe。
[0024]在本专利技术中，按质量含量计，所述高耐磨性能高硅高铬铸铁包括C2.0～3.2％，优选为2.2～3.1％，进一步优选为2.4～3.0％，最优选为2.6～2.9％。在本专利技术中，所述C影响铸件的机械力学性能；碳在高铬铸铁中有两种存在形式：一部分碳固溶在金属基体中，提高了基体的淬透性，使高铬铸铁基体更容易获得马氏体，马氏体是碳溶于铁素体形成的过饱和固溶体，大量固溶的碳原子使得基体产生严重的晶格畸变，提高了基体的硬度，从而起到了强化基体的作用，也为碳化物提供坚固的支撑作用；另一部分碳与合金元素结合形成碳化物，碳化物的硬度较高，其分布在基体中可以显著提高高铬铸铁的硬度和耐磨性；随着碳含量的增加，高铬铸铁中碳化物的数量增加，从而使得到的铸铁的硬度和耐磨性也有所增加，然而当碳含量过高时，碳化物数量较多且比较粗大，在基体中相互接触并连接，这种碳化物会割裂铸铁的基体，增加高铬铸铁的脆性，降低其冲击韧性，从而削弱高铬铸铁的综合机械性能。本专利技术将所述C的用量限定在上述范围内，有利于制备综合机械性能好的高铬铸铁。
[0025]在本专利技术中，按质量含量计，所述高耐磨性能高硅高铬铸铁包括Si2.00～2.5％，
更优选为2.05～2.45％，进一步优选为Si 2.1～2.4％，最优选为Si2.15～2.35％。在本专利技术中，所述Si在高铬铸铁凝固时能够形成富硅贫铬的先共晶奥氏体，促进碳、铬等元素向液相中偏析，提高了液相中碳、铬含量，有利于形成硬度更高耐磨性更好的的M7C3型碳化物；使共晶点左移，提高共晶碳化物的含量；硅的存在使高铬铸铁的共晶反应温度范围减小，使共晶组织中碳化物的形态变得细小弥散；使共晶转变时液相增多，铸造时流动性更好，提高了材料的铸造充型能力；硅会使基体的淬透性降低，促进珠光体形成，使合金的硬度及耐磨性大大降低，所以需要合理控制高铬铸铁中的硅含量。本专利技术将所述Si的用量限定在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐磨性能高硅高铬铸铁，其特征在于，按质量含量计，包含以下组分：C 2.0～3.2％，Si 2.00～2.5％，Cr 12.0～13.0％，Mn 0～2％，Ni 0～2.5％，Mo 0～3％，P 0～0.06％，S 0～0.06％，以及余量的Fe。2.根据权利要求1所述的高耐磨性能高硅高铬铸铁，其特征在于，按质量含量计，包含以下组分：C 2.2～3.1％，Si 2.05～2.45％，Cr 12.1～12.8％，Mn0.1～1.5％，Ni 0.05～2.0％，Mo 0.01～2％，P 0～0.05％，S 0～0.05％，以及余量的Fe。3.根据权利要求2所述的高耐磨性能高硅高铬铸铁，其特征在于，按质量含量计，包含以下组分：C 2.4～3.0％，Si 2.1～2.4％，Mn 0.2～1.2％，Cr12.11～12.6％，Ni 0.08～1.8％，Mo 0.02～1.0％，P 0～0.04％，S 0～0.04％，以及余量的Fe。4.根据权利要求3所述的高耐磨性能高硅高铬铸铁，其特征在于，按质量含量计，包含以下组分：C 2.6～2.9％，Si 2.15～2.35％，Cr 12.12～12.5％，Mn 0.3～0.9％，Ni 0.11～1.6％，Mo 0.03～0.5％，P 0～0.03％，S 0～0.02％，以及余量的Fe。5.一种如权利要求1～4任意一项所述的高耐磨性能高硅高铬铸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永喆，於学成，李卫，姚永茂，陈灿光，桂劲松，陈全心，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：