一种高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金制造技术

一种高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金，属于铸造技术领域。该合金由质量分数40～45%的1Cr13不锈钢废料、12～15%的硼铁、8～10%的碳素铬铁、6～8%的氮化铬铁、4～5%的金属铝、0.5～0.8%的稀土硅铁合金、0.5～0.8%的硅钙钡合金和20～24%的Q235废钢冶炼、铸造和热处理而成，具有硬度高，高温抗磨性好和制造成本低的优势，推广应用具有良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金，属于铸造
。该合金由质量分数40～45%的1Cr13不锈钢废料、12～15%的硼铁、8～10%的碳素铬铁、6～8%的氮化铬铁、4～5%的金属铝、0.5～0.8%的稀土硅铁合金、0.5～0.8%的硅钙钡合金和20～24%的Q235废钢冶炼、铸造和热处理而成，具有硬度高，高温抗磨性好和制造成本低的优势，推广应用具有良好的经济效益。【专利说明】—种高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金
本专利技术为一种高温抗磨合金及其制备方法，特别涉及一种高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金及其制备方法，属于铸造
。
技术介绍
高温磨损是一种严酷的磨损工况，对材料要求极高，不仅要求高硬度，还要有良好的抗氧化性以及基体抗高温软化能力，普通材料难以满足要求。为了提高材料的抗高温磨损能力，中国专利技术专利CN102851569A公开了一种耐高温抗磨白口铸铁件及生产方法，用于解决白口铸铁的硬度问题。其特别之处是，所述白口铸铁件的化学成分按照质量分数百分比计为:C3.0-3.5% ；Cr30-36% ；Mol.8-2.5% ；Si ( 1% ；Nil.0-2.0% ；Mnl.05-1.5% ；B0.5-1.0% ；P ( 0.10%; S ( 0.08%,余量为Fe，所述白口铸铁的铬碳比值需满足Cr/C=8.5-12。该专利技术方法包括熔炼、浇注、保温冷却。该专利技术铸铁件铸态保温慢冷状态硬度:HRC≥61 ;淬火回火后硬度:HRC≥66，在700°C温度下仍可以保持硬度HRC≥61，其耐腐蚀性也优于现有白口铸铁件，特别适合用作高温条件下工作的耐磨工件。中国专利技术专利CN101037762还公开了一种高温抗磨合金，该专利技术的目的是提供一种高温抗磨合金，其高温抗磨性能好，使用寿命长。该专利技术的技术方案是，一种高温抗磨合金，各成分及其重量百分比为:C 为 0.13-0.28%,Si 为 0.5-2.2%,Mn 为 0.7-1.6%,P 为≥ 0.04%,S 为≥ 0.03%,Cr 为 21-25 %、Ni 为 6-8 %、Mo 为 0.8-1.2 %、V 为 0.4-0.7 %、N 为 0.15-0.3 %、Re 为0.6-0.8%、余量为Fe。该专利技术用于窑口护铁和中心筒。中国专利技术专利CN1908219还公开了一种耐高温抗磨抗氧化合金钢及其制备方法，该专利技术是由N、C、S1、Mn、P、S、Cr、N1、Mo、V、W、Co组成，该材料配比的化学成分按重量百分比计含有:1-3%N，0.1-0.3%C, 28-30%Cr, 10 -12%Ni, 1.6 -1.8%Mo, 3 -5%W, 0.4 -0.5%V, 0.2 -0.5%Co。长期在 1300 O高温环境下，抗弯曲强度高，无高温蠕变现象，高温强度不变；流动介质为20%的石英砂、云石，80%的煤在25.4米/秒流速及1100-1200°C的温度下，每100小时磨损率为0.002毫米；长期在SO2或高含量O2气氛下，由于氮的加入在材料表面不断形成氮化层，因此防止了金属的晶间腐蚀；可焊性好。采用该专利技术上述比例，冶炼制成。该产品具有较强的耐高温、抗磨、抗氧化性能，广泛应用于电力、水泥、石化、航天、航空多个领域。中国专利技术专利CN1603446还公开了一种碳化物强化镍铝基复合高温抗磨材料。该专利技术属于Ni3Al基复合高温抗磨材料的制备领域。更适用于采用碳化物来强化Ni3Al基的复合型抗高温氧化和抗磨损的合金材料。组成该材料的特征在于高温抗磨材料的成分重量％为:A16-14% ；Fel-15% ；B0.01-0.1% ;碳化物15-35% ;余量为Ni。采用该专利技术高温抗磨材料与现有技术的Stellite合金相比较具有材料成本低，而且在高温下使用具有良好的抗磨性和抗氧化性能等特点，其使用温度要比Stellite合金高200°C左右。但是，上述高温抗磨材料中含有价格昂贵的镍、钥、鹤等合金元素,生产成本高,市场竞争力差。
技术实现思路
本专利技术针对市场上现有高温抗磨材料中存在的上述问题，以廉价的铬、硼、铝为主要合金元素，开发一种高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金，为了进一步提高Fe-Cr-B-Al的性能，还加入了稀土、氮、硅、钙、钡等元素。本专利技术的目的可以通过以下措施来实现:本专利技术高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金由质量分数40?45%的ICr 13不锈钢废料、12?15%的硼铁、8?10%的碳素铬铁、6?8%的氮化铬铁、4?5%的金属铝、0.5?0.8%的稀土硅铁合金、0.5?0.8%的硅钙钡合金和20?24%的Q235废钢冶炼而成。本专利技术高温抗磨Fe-Cr-B-Al铸造合金用电炉熔炼，其制造工艺步骤是:①采用质量分数40?45%的lCrl3不锈钢废料、12?15%的硼铁、8?10%的碳素铬铁、6?8%的氮化铬铁、4?5%的金属铝、0.5?0.8%的稀土硅铁合金、0.5?0.8%的硅钙钡合金和20?24%的Q235废钢配料。②将质量分数40?45%的lCrl3不锈钢废料、20?24%的Q235废钢、8?10%的碳素铬铁和6?8%的氮化铬铁混合加热熔化，当金属熔液温度升至1520?1550°C时，依次加入4?5%的金属铝和12?15%的硼铁，然后将温度升至1560?1580°C，依次加入0.5?0.8%的硅钙钡合金和0.5?0.8%的稀土硅铁合金，保温2.0?2.5分钟后出炉。③当金属熔液温度降至1420?1450°C时浇入铸型，铸件浇注3?6小时后开箱空冷，打掉浇冒口，清理残根、飞边、毛刺。④铸件粗加工后进行热处理，具体工艺是铸件随炉加热至1030?1050°C，保温2?3h后，风冷至温度低于200°C后，继续入炉加热至200?230°C，保温8?IOh后，炉冷至温度低于100°C后出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度。如上所述的lCrl3不锈钢废料的化学成分质量分数为:0.10?0.15%C, 11.50?13.50%Cr, ( 1.00%Si, ( 1.00%Mn, ( 0.025%S, ( 0.030%P, ( 0.60%Ni, ( 0.30%Cu,余量Fe。如上所述的硼铁的化学成分质量分数为:19.0-21.0%B, ( 0.5%C, ( 2%Si, ( 0.5%A1,( 0.01%S, ( 0.1%P,余量 Fe。如上所述的碳素铬铁的化学成分质量分数为:62.0?68.0%的Cr，7.0?8.5%的C，2.0?3.5%的Si，余量为Fe。如上所述的氮化铬铁的化学成分质量分数为:60?63%Cr，5.0?6.5%N, C≤0.1%，Si≤ 2.5%, P ≤ 0.03%, S ≤ 0.04%,余量 Fe。如上所述的稀土硅铁的化学成分质量分数为:27.0?30.0%RE, 38.0?42.0%Si, <3.0%Μη, <5.0%Ca, <3.0%Ti，余量为 Fe。如上所述的硅钙钡合金的化学成分质量分数为:40?45%的S1、10?12%的Ca、10?12%的Ba、≤0.8%的C、≤0.04%的P、≤0.06%的S，余量为Fe。如上所述的Q235废钢的化学成分质量分数为:0.14?0.22%的C，0.30?本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温抗磨Fe‐Cr‐B‐Al铸造合金，其特征在于，由质量分数40～45%的1Cr13不锈钢废料、12～15%的硼铁、8～10%的碳素铬铁、6～8%的氮化铬铁、4～5%的金属铝、0.5～0.8%的稀土硅铁合金、0.5～0.8%的硅钙钡合金和20～24%的Q235废钢冶炼而成，铸造合金用电炉熔炼，其制造工艺步骤包括如下：①采用质量分数40～45%的1Cr13不锈钢废料、12～15%的硼铁、8～10%的碳素铬铁、6～8%的氮化铬铁、4～5%的金属铝、0.5～0.8%的稀土硅铁合金、0.5～0.8%的硅钙钡合金和20～24%的Q235废钢配料；②将质量分数40～45%的1Cr13不锈钢废料、20～24%的Q235废钢、8～10%的碳素铬铁和6～8%的氮化铬铁混合加热熔化，当金属熔液温度升至1520～1550℃时，依次加入4～5%的金属铝和12～15%的硼铁，然后将温度升至1560～1580℃，依次加入0.5～0.8%的硅钙钡合金和0.5～0.8%的稀土硅铁合金，保温2.0～2.5分钟后出炉；③当金属熔液温度降至1420～1450℃时浇入铸型，铸件浇注3～6小时后开箱空冷，打掉浇冒口，清理残根、飞边、毛刺；④铸件粗加工后进行热处理，具体工艺是铸件随炉加热至1030～1050℃，保温2～3h后，风冷至温度低于200℃后，继续入炉加热至200～230℃，保温8～10h后，炉冷至温度低于100℃后出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：符寒光，郑开宏，张锦红，高义民，邢建东，皇志富，马胜强，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：