超高铬耐磨耐蚀铸铁及其制备工艺的制作方法

专利名称：超高铬耐磨耐蚀铸铁及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于合金技术领域，主要涉及的是一种超高铬耐蚀耐磨铸铁及其制备工 艺。其广泛应用于冶金、矿山、电力、化工、煤炭等工业领域的耐腐蚀磨损易损件。
技术背景在磷肥厂生产过程产生的硫酸(H2S04)、磷酸(H3P04)、氟硅酸(H2SiF6)等都为腐 蚀性介质，对设备、管道、阀门具有强烈的腐蚀作用。其中最严重的腐蚀问题是(1) 在普通过磷酸f丐生产过程中，由于F、 Cl等元素与磷矿石伴生，且磷矿石 中夹带一定的石英，其加工过程中既遭受无机酸(H2S04、 H3P04、 HF、 SiF、 H2SiF6、 HCI等)腐蚀，又遭受以石英为主的固体磨蚀，使腐蚀复杂化。(2) 在湿法磷酸的萃取生产过程中，料浆泵^立于萃取循环反应槽中，用于输送 含固体颗粒的磷酸料奖，由于料浆中含有磷酸、硫酸、氟硅酸等多种无机酸，再加 之固体颗粒的磨损，在料浆泵的转子高速旋转过程中，腐蚀和磨损联合作用，使叶 轮、轴套、蜗壳等零部件损坏十分严重，使用寿命很短。磷矿斷或矿浆)加入磷酸反应槽后，矿中的Si02和反应生成的石膏等都在磷酸 料桨中。由于固体颗粒的存在，磷酸料浆与转动件或静止部件间相对运动剧烈的部 位都会产生材料磨损，这种局部磨损在料浆泵叶轮线速度大的端部最为严重。而料 浆循环泵的作用是把充分反应后的料浆输送到过滤机过滤磷酸。由于这么多含固体 介质的酸性混合物对萃取料浆泵具有强烈的腐蚀性。再加之泵的叶轮高速旋转，料 浆对泵体及叶轮具有强烈的冲刷和磨蚀性。在这样苛刻的工况条件下，设备很容易被破坏。而一旦设备出现腐蚀磨损破坏，
整个生产装置就将被停产，造成严重的经济损失。例如30万n^/年合成氨装置因腐 蚀磨损停产一天，损失为60万元人民币，30万卩^/年乙烯装置因腐蚀磨损造成停产 一天，损失为750万元人民币。因此，化工行业的腐蚀最为严重，经济损失最大。国内常用的制造料浆泵的材料如lCri8Nil2Mo2Ti、 1Cri8Nil2Mo3Ti等已远远 不能满足生产的要求，其硬度相对较低，且不耐酸腐蚀，在酸性腐蚀和磨损交互作 用中使用时，腐,磨损的,作用很大，使整体酸性条件下的耐磨性差。其应用 于湿法磷酸装置中的主要部件如卅轮、轴套等，运行时间超不过250小时，最短 的几个小时。无法保证生产的正常运行。在国外，用于湿法磷酸装置中制造料浆泵的材料较多，如法国的UB-6、瑞典 的SinCr02合金、日本的A725M, A955、美国的CD-4Mcu.这些材料中Cr， Ni含量 较高，而碳含量都控制在超低范围内。因此，它们具有较好的耐腐蚀性能，但其硬 度比较低，耐磨性较差。以日本A725m为例，该料浆泵为日本生产的，使用后其 叶轮也仅能用786小时，仅为30天。 发明内容本发明的目的在于提供一种超高铬耐腐蚀铸铁及其制备工艺。使其具有高硬 度，高耐磨性，耐腐蚀性的特点。本发明实现上述目的采取的技术方案是:超高铬抗磨铸铁的化学成分及其重量百分比为C: 3.2-4.5%， Cr: 32-39%， Si: 0.6-1.2%， Mn: 0.6-1.2%, Mo: 0.2 - 0.5%， Ni: 0.17画0.27%， Cu: 0.1 - 0.9%， P: ^0.05%， S: ^0.05%，余量为Fe。超高铬抗磨铸铁的制备工艺是将各配料加入中频感应炉中冶炼，出炉温度在1520。C 1560。C，采用砂型铸造，浇注温度1430。C 1460。C，浇注时加入0.38^0.4% 的稀土进行变质处理，用来细化铸件晶粒，清砂打磨后进行热处理热处理采用淬火后回火处理，淬火温度为95(TC 105(TC，保温2 2.5小时后出炉空冷；回火温度
为350°C~550°C ，保温2 2.5小时后出炉空冷。制备的超高铬铸铁组织为M7C3型碳化物、M23C6型碳化物、马氏体和残余奥氏体。硬度为60HRO63HRC，冲击韧性为4J/cm2~8J/cm2。用此铸铁能生产渣浆 泵过流件、物料输送管道、管道弯头、碎煤机滚齿、磨煤机旋流器等冲击负荷大的 工件，可有效解决其耐腐蚀磨损性能差的问题。在同等工况^l牛下，其{柳寿命为 国内常用材料1Crl8Nil2Mo2Ti、 1Crl8Nil2Mo3Ti的4~6倍。
具体实施方式
给出的以下实施例将对本发明进一步说明，但本发明不局限以下实施例。 实施例1本实施例所说的超高铬耐磨耐蚀铸铁的化学成分(重量百分比)为C: 3.4%，Cr: 33.3%， Si: 0.72%， Mm 0.92%， Mo: 0.41%， Ni: 0.19%, Cu: 0.84%， P: 0.034%， S: 0.029%，余量为Fe。超高铬抗磨铸铁的制备工艺是采用工业生产原料低碳铬铁、高碳铬铁、钼铁、生铁、废钢进行配料。将各配料加入50Kg中频感应控制炉中熔炼，出炉温度在 1520°C，采用砂型铸造，浇注温度1430°C，浇注时加入038%的稀土作为变质剂， 用来细化铸件晶粒，砂型制备后至于低温炉中烘干，清砂打磨后进行热处理。热处 理采用淬火后回火处理，淬火温度为1000°C，保温2小时后出炉空冷，回火t^ 为450。C，保温2.5小时后出炉空冷。得到的超高铬铸铁的硬度为62HRC，冲击韧 性为7.1 J/cm2。 实施例2本实施例所说的超高铬抗磨铸铁的化学成分(重量百分比)为C: 4.43%， Cr: 36.76%, Sh 1.12%， Mn: 0.6%， Mo: 0.2%， Ni: 0.202%， Cu: 0.12%， P: 0.021%， S: 0.015%，余量为Fe。超高铬抗磨铸铁的制备工艺是采用工业生产原糾氐碳铬铁、高麟铁、钼铁、
生铁、废钢进行配料。将各配料加入50Kg中频感应控制炉中熔炼，出炉温度为 1550°C，采用砂型铸造，浇注温度为145(TC，浇注时加入0.39%的稀土作为变质剂， 用来细化铸件晶粒，砂型制备后至于低温炉中烘干，清砂打磨后进行热处理。热处 理采用淬火后回火处理，淬火温度为IOO(TC，保温2,5小时后出炉空冷，回火Mit 为45(TC，保温2小时后出炉空冷。得到的超高铬铸铁硬度为60HRC,冲击韧性为 7.5 J/cm2。 实施例3本实施例所说的超高铬抗磨铸铁其化学成分及其重量百分比为C: 3.6%， Cr:32.7%， Si: 1.12%, Mm U2%， Mo: 0.48%， Ni: 0.27%, Cu: 0.15%， P: 0.026%， S: 0.025%，余量为Fe。超高铬抗磨铸铁的制备工艺是采用工业生产原料低碳铬铁、高麟铁、钼铁、生铁、废钢进行配料。将各配料加入50Kg中频感应控制炉中熔炼，出钢温度为 1560°C，采用砂型铸造，浇注温度为1460°C，浇注时加入0.4%的稀土作为变质齐1」， 用来细化铸件晶粒，砂型制备后至于低温炉中烘干，清砂打磨后进行热处理。热处 理采用淬火后回火处理，淬火温度为100(TC，保温2小时后出炉空冷，回火温度 为45(TC，保温2小时后出炉空冷。得到的超高铬铸铁硬度为63HRC，冲击韧性为 6.9J/cm2。
权利要求
1、一种超高铬耐腐蚀铸铁，其特征是其化学成分及重量百分比为C3.2-4.5％，Cr32-39％，Si0.6-1.2％，Mn0.6-1.2％，Mo0.2-0.5％，Ni0.17-0.27％，Cu0.1-0.9％，P≤0.05％，S≤0.05％，余量为Fe。
2、 一种生产如权利要求1所述的超高铬耐腐蚀铸铁的制备工艺，其特征是将各配料加入中频感应炉中冶炼，出炉温度为1520°C~1560°C，采用砂型铸造，浇 注温度为1430°C~1460°C，浇注时加入0.38 0.4。/o的稀土作为变质齐lJ，用来细化铸 件晶粒，清砂打磨后进行热处理，热处理采用淬火后回火处理，淬火温度为 950°C 1050°C，保温2 2.5小时后出炉空冷；回火温度为350°C~550°C，保温2~2.5小时后出炉空冷。
全文摘要
本发明公开的超高铬耐腐蚀铸铁的化学成分(重量百分比)为C3.2-4.5％，Cr32-39％，Si0.6-1.2％，Mn0.6-1.2％，Mo0.2-0.5％，Ni0.17-0.27％，Cu0.1-0.9％，P≤0.05％，S≤0.05％，余量为Fe。其制备工艺为将各配料加入中频感应炉中冶炼，出炉温度为1520℃～1560℃，采用砂型铸造，浇注温度为1430℃～1460℃，浇注时加入0.38～0.4％的稀土作为变质剂，用来细化铸件晶粒，清砂打磨后进行热处理。热处理采用淬火后回火处理，淬火温度为950℃～1050℃，保温2～2.5小时后出炉空冷，回火温度为350℃～550℃，保温2～2.5小时后出炉空冷。制备的超高铬铸铁组织为M₇C₃型碳化物、M₂₃C₆型碳化物、马氏体和残余奥氏体。硬度为60HRC-63HRC，冲击韧性为4J/cm²-8J/cm²。其使用寿命为国内常用材料1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti的4-6倍。
文档编号C22C37/10GK101392349SQ20081023071
公开日2009年3月25日 申请日期2008年11月3日 优先权日2008年11月3日
发明者周玉成, 张万红, 张国赏, 徐流杰, 李继文, 磊 石, 马向东, 魏世忠 申请人:河南科技大学