本发明专利技术公开了一种溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料及其制备方法，由以下质量分数的化学成分组成：C2.6-3.0%、Si0.3-1.0%、Mn0.5-1.0%、Cr21-23%、Mo0.8-1.2%、Cu0.8-1.2%、W0.6-0.9%、V0.1-0.2%、Ti0.06-0.12%、B0.001-0.003%、RE0.04-0.08%、Y0.04-0.08%、Al0.04-0.08%、S≤0.06%、P≤0.06%，其余为Fe。本发明专利技术的合金铸铁材料通过控制材料中铬元素含量、Cr/C比例，提高了合金铸铁材料的硬度。本发明专利技术在铸铁内加入Mo、W、V、Ti、Cu等贵金属元素，通过贵金属元素的复合使用，增强了奥氏体的稳定性，细化晶粒，提高了碳化物的高温稳定性和红硬性，使本发明专利技术的铸铁材料的硬度进一步提高，耐磨性也相应提高。本发明专利技术的合金铸铁材料平均硬度可达HRC63以上，冲击韧性aK可达5J/cm2。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，同时还涉及该材料的制备方法，属于金属耐磨材料领域。
技术介绍
铬系抗磨铸铁起源于二十世纪初期，但其广泛应用却始于二次世界大战结束以后。半个多世纪以来，国内外铸造工作者对铬在铸铁中的作用进行了大量的研究，使铬系抗磨铸铁的性能不断提高，生产工艺逐渐简化。我国铬系抗磨铸铁的研究与应用经历了由低铬铸铁到高铬铸铁的历史发展阶段，其中，高铬铸铁材料是在20世纪70年代后期飞速发展起来的。高铬铸铁是一种优良的抗磨材料，在矿山、建材、冶金、火力发电等行业得到了广泛的应用，已逐步取代一些传统的抗磨锻钢，如中锰球铁、抗磨锻钢和低合金钢等。但是，由于单一铬合 金铸铁的淬透性和韧性不足，导致铸件心部抗磨能力差或发生早期断裂。因此，传统的方法是在单一的铬合金铸铁中加入钥、钨、铌、镍等贵金属元素，以提高材料的淬透性和淬硬性。但是由于这些贵金属属于稀缺资源，且在材料中大量使用会增加生产成本,因此贵金属的添加制约了铸铁材料的发展。目前，市面上的许多铸铁材料都会选择添加廉价易得的金属材料替代贵金属材料，但是这样势必会造成合金铸铁材料性能的降低，无法满足实际生产需要。GB/T24597-2009《铬锰钨系抗磨铸铁件》和GB/T8263-2010《抗磨白口铸铁件》中的高铬铸铁化学成分范围过于宽泛，亦无法满足企业实际技术生产需要。CN101012526A公开了一种稀土多元微合金化高铬铸铁，该铸铁的化学成分按重量份计含有，碳1.0-3.5份、铬8.0-26.0份、镍 0.5-4.5 份、钥 0.15-2.0 份、铜 0.5-2.0 份、铝 0.05-2.0 份、钒 0.03-0.3 份、稀土0.005-0.20份、硅< 0.5份、锰< 0.7份、硫< 0.05份、磷< 0.05份，余量为铁，该铸铁的化学成分按重量份还含有钛0.03-0.30份，还含有铌0.03-0.30份，还含有钨0.80-3.70份。采用该化学成分的铸铁进行后续的热处理，最高硬度可达59-64HRC，但是其无法同时满足高硬度和高冲击韧性的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高硬度、高冲击韧性的溜槽衬板用耐磨合金铸铁材料。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是提供一种溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，由以下质量分数的化学成分组成:C2.6-3.0%、Si0.3-1.0%、Mn0.5-1.0%、Cr21-23%、Mo0.8-1.2%、Cu0.8-1.2%、W0.6-0.9%、V0.1-0.2%、Ti0.06-0.12%、B0.001-0.003%、RE0.04-0.08%、Y0.04-0.08%、A10.04-0.08%、S 彡 0.06%、P 彡 0.06%,其余为Fe。所述的溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，由以下质量分数的化学成分组成:C2.7-2.9%、Si0.4-0.9%、Mn0.6-0.9%、Cr21.5-22.5%、Mo0.9-1.1%、Cu0.9-1.1%、W0.7-0.8%、V0.11-0.19%、Ti0.07-0.11%、B0.0015-0.0028%、RE0.05-0.07%、Y0.05-0.07%、Al0.05-0.07%、S 彡 0.06%、P ( 0.06%，其余为 Fe。所述溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料的优化配比由以下质量分数的化学成分组成:C2.85%、Si0.56%、Mn0.66%、Cr22.01%、Mol.07%、Cu0.94%、W0.83%、V0.15%、Ti0.065%、B0.002%、RE0.06%、Y0.06%、A10.06%、S 彡 0.06%、P 彡 0.06%,其余为 Fe。本专利技术的溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料的制备方法，采用750kg中频电炉熔炼，潮型石英砂造型加冒口补缩的铸造工艺，包括以下步骤:I)按配方量加入除稀土元素外的金属炉料，并熔炼成铁液；2)在铁液中按配方量加入稀土元素变质处理后浇注制得铸件；3)将铸件升温至650-750°C保温l_3h，然后升温到1000-1050°C保温5_7h后出炉冷却至室温；4)将冷却铸件回火，回火温度250_450°C，回火保温时间5_7h，然后出炉空冷即得。所述金属炉料为废钢、铬铁、钥铁、钨铁、废黄铜、锰铁、钒铁、钛铁及硼铁。所述稀土元素为轻稀土 RE和重稀土 Y。所述轻稀土 RE为稀土娃；所述稀土娃为粒度5-8_的稀土娃。所述重稀土 Y为粒度3_5mm的重稀土 Y。步骤3)中冷却方式可以为雾冷、风冷或空冷。本专利技术的化学成分具有以下作用:C是高铬铸铁中提高淬透性主要元素，C决定碳化物数量，与Cr结合形成铬合金碳化物，提高耐磨性。C含量过高，将会造成共晶碳化物含量增加，冲击韧性降低，材料易脆断开裂，造成早期失效。C含量较低时，共晶碳化物含量降低，影响耐磨性的提高。Cr是强碳化物形成元素，Cr决定碳化物类型，提高耐磨性。Mo是强碳化物形成元素，提高淬透性和耐磨性，细化晶粒，抑制珠光体组织出现，提闻抗回火稳定性。W与Mo作用基本相同，但W淬硬性和红硬性效果优于Mo，特别是在较高温度下(约800°C左右)性能不变，使本专利技术材料在具有高温氧化和一定腐蚀条件下，仍具有高硬抗磨性。Cu属奥氏体稳定元素，强化基体，提高淬透性，增加韧性。Cu与Mo联合使用淬透性效果更好。Cu与Ni作用基本相同，提高抗腐蚀性。V、Ti均是强碳化物形成元素，且细化晶粒，净化晶界，改善碳化物的形态、大小、数量与分布，提高材料综合性能效果十分明显。Ti溶于固溶体时提高淬透性，形成碳化物时降低淬透性，延迟回火温度，可在较高温度下回火。B属微合金元素，与V、Ti和稀土复合使用时细化晶粒，净化晶界效果更加明显。同时提高材料淬透性。Si,Mn为常规元素，在高铬铸铁中主要起脱氧除气作用，同时强化基体。轻稀土(RE)和重稀土(Y)作为变质 剂复合加入，能够进一步细化晶粒，变质夹杂，净化晶界，特别是能够使共晶碳化物变为条块状或团球状，在获得高硬度的同时提高冲击韧性值。Al是常规的脱氧元素。在碳含量一定的情况下，随铬含量增加，共晶碳化物类型将由M3C — M7C3 — M23C6转变；M3C的显微硬度(HV)800-1200，M7C3的显微硬度(HV) 1300-1800，M23C6的显微硬度(HV) 1140左右，显然，M7C3的硬度是最好的，本专利技术通过控制铬的含量及Cr/C的比例，避免M23C6及M3C的形成，使本专利技术的材料中形成大量M7C3型共晶碳化物，提高铸铁材料的硬度及耐磨性。本专利技术在铸铁中加入S1、Al、Mn等元素，在脱氧的同时强化了材料基体。本专利技术在铸铁内加入Mo、W、V、T1、Cu等贵金属元素，通过贵金属元素的复合使用，增强了奥氏体的稳定性，细化晶粒，提高了碳化物的高温稳定性和红硬性，使本专利技术的铸铁材料的硬度进一步提高，耐磨性也相应提高。本专利技术的合金铸铁材料在获得高硬度的同时具有高冲击韧性，平均硬度可达HRC63以上，冲击韧性aK可达5J/cm2。具体实施例方式实施例1本实施例的溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，由以下质量分数的化学成分组成:C2.7%、Si0.4%、Mn0.9%、Cr21.5%、Mol.0%、Cul.1%、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，其特征在于，由以下质量分数的化学成分组成：C2.6?3.0%、Si0.3?1.0%、Mn0.5?1.0%、Cr21?23%、Mo0.8?1.2%、Cu0.8?1.2%、W0.6?0.9%、V0.1?0.2%、Ti0.06?0.12%、B0.001?0.003%、RE0.04?0.08%、Y0.04?0.08%、Al0.04?0.08%、S≤0.06%、P≤0.06%，其余为Fe。
【技术特征摘要】
1.一种溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，其特征在于，由以下质量分数的化学成分组成:C2.6-3.0%、Si0.3-1.0%、Mn0.5-1.0%、Cr21_23%、Mo0.8-1.2%、Cu0.8-1.2%、W0.6-0.9%、V0.1-0.2%、Ti0.06-0.12%、B0.001-0.003%、RE0.04-0.08%、Y0.04-0.08%、A10.04-0.08%、S 彡 0.06%、P 彡 0.06%,其余为 Fe。2.根据权利要求1所述的一种溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，其特征在于，由以下质量分数的化学成分组成:C2.7-2.9%、Si0.4-0.9%、Mn0.6-0.9%、Cr21.5-22.5%、Mo0.9-1.1%、Cu0.9-1.1%、W0.7-0.8%、V0.11-0.19%、Ti0.07-0.11%、B0.0015-0.0028%、RE0.05-0.07%、Y0.05-0.07%、A10.05-0.07%、S 彡 0.06%、P 彡 0.06%,其余为 Fe。3.根据权利要求1所述的一种溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，其特征在于，由以下质量分数的化学成分组成:C2.85%、Si0.56%、Mn0.66%、Cr22.01%、Mol.07%、Cu0.94%、W0.83%、V0.15%、Ti0.065%、B0.002%、RE0....
【专利技术属性】
技术研发人员：李固成，禹彬，王安民，陈硕，
申请(专利权)人：驻马店市永诚耐磨材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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