本发明属于铁碳合金技术领域，涉及一种白口铸铁，特别是涉及一种具有高韧性的耐热型白口铸铁及其制造方法。
背景技术：
碳以渗碳体形态存在的铸铁，其断面为灰白色。是一种良好抗磨材料，在磨料磨损条件下工作。白口铸铁包括普通白口铸铁、低合金白口铸铁、中合金白口铸铁，高合金白口铸铁。
普通白口铸铁中国早在春秋时代就制成了抗磨性良好的白口铸铁，用作一些抗磨零件。这种铸铁具有高碳低硅的特点，有较高的硬度，但很脆，适用于制造冲击载荷小的零件，一般用在犁铧、磨片、导板等方面。生产中常采用热处理的方法来改善其性能，扩大它的应用范围。碳对于普通白口铸铁的耐磨性能起最重要的作用，含碳量愈高，则形成的渗碳体愈多，构成大量的莱氏体，因而硬度愈高，耐磨性也就愈好。但含碳量高，韧性则下降。在金属材料领域中,耐热铸铁作为低成本耐热材料一直受到普遍重视。中国专利申请号cn200610163305.x提供一种高温强度和抗氧化性改善的高硅铁素体耐热铸铁，包括：2.5～3.8wt％的c、5.0～7.0wt％的si、0.2～0.8wt％的mn、0.05wt％或更少的p、0.02wt％或更少的s、0.5-1.2wt％的mo、0.1wt％或更少的cr、0.5wt％或更少的v、0.01～0.1wt％的cr、0.05wt％或更少的sb、和余量fe。该铸铁尽管使用了不少稀贵元素如mo、cr、v等，但同时使用了大量的硅，材料的韧性和抗拉强度都受到了很大的限制。
技术实现要素：
本发明针对普通白口铸铁在高温使用过程中出现韧性低、抗拉强度差等不足，提出一种具有高韧性的耐热型白口铸铁及其制造方法，其白口铸铁的组分更为合理、工作寿命更长，制造更为容易，能大大提升白口铸铁的力学性能，能满足高温、高硬度及高耐磨性等使用需求。
本发明的技术方案是：一种具有高韧性的耐热型白口铸铁及其制造方法，其特征在于：所述白口铸铁按质量百分含量计的化学成分如下：c12%～20%、si12%～21%、mn1.5～2.5%、p<0.008%、s<0.006%、其余为fe的高碳钢丝。
一种具有高韧性的耐热型白口铸铁的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取直径为1～2mm、成分为：c为0.04～0.06%、si为0.2～0.3%、mn为0.25～0.35%、p<0.02%、s<0.025%、其余为fe的铁丝；
(2)所取铁丝和高碳钢丝的总体长度相当，控制铁丝和高碳钢丝两者共占材料的体积百分比为5～40%；
(3)高碳钢丝按常规方法在其表面镀铬，镀铬层的厚度为50～500微米；
(4)铁丝按常规方法在其表面渗氮；渗氮层的厚度为50～100微米；
(5)按清洁球生产的常规方法将上述镀铬高碳钢丝和渗氮铁丝各一根形成球状的混合双丝金属丝团，金属丝团直径为10～15cm；
(6)将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝团的松紧程度由铁丝和高碳钢丝占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满铸型；
(7)布置完毕后，将铸型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铁水浇注；
(8)白口铸铁材料基体的准备：按重量百分含量c为2.6%～2.8%、si为1.6%～2.2%、mn为0.5～0.7%、gd为0.5～2%、p<0.08%、s<0.25%、其余为fe进行配料；
(9)原料在感应电炉中熔化，得到液态铁水，熔化温度为1460～1510℃；
(10)将上述白口铸铁铁水浇入装有金属丝团的干砂铸型；液态铁水将渗硼铁丝和镀镍高碳钢丝包围，然后冷却凝固，形成以白口铸铁为基的其中分布有金属丝团的材料。
本发明的有益效果为：本发明提出的一种具有高韧性的耐热型白口铸铁及其制造方法，组分新颖，制作过程合理清晰，提供了耐高温抗磨白口铸铁件的化学成分配比，改善了碳化物的形态，提高铸件的硬度和耐磨性；增强基体对碳化物的支撑作用，也稳定了铸件的高温硬度和耐磨性；降低铸件的裂纹趋势；提高铸件的淬透性。上述特点使本发明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℃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。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明：
一种具有高韧性的耐热型白口铸铁及其制造方法，白口铸铁按质量百分含量计的化学成分如下：c12%～20%、si12%～21%、mn1.5～2.5%、p<0.008%、s<0.006%、其余为fe的高碳钢丝。
一种具有高韧性的耐热型白口铸铁的制造方法，包括以下步骤：
(1)取直径为1～2mm、成分为：c为12%、si为20%、mn为1.5%、p<0.008%、s<0.006%、其余为fe的铁丝；
(2)所取铁丝和高碳钢丝的总体长度相当，控制铁丝和高碳钢丝两者共占材料的体积百分比为5～40%；
(3)高碳钢丝按常规方法在其表面镀铬，镀铬层的厚度为50～500微米；
(4)铁丝按常规方法在其表面渗氮；渗氮层的厚度为50～100微米；
(5)按清洁球生产的常规方法将上述镀铬高碳钢丝和渗氮铁丝各一根形成球状的混合双丝金属丝团，金属丝团直径为10～15cm；
(6)将若干金属丝团放入铸型下型型腔中，金属丝团的松紧程度由铁丝和高碳钢丝占材料的体积百分比决定，保证金属丝团正好放满铸型；
(7)布置完毕后，将铸型的上型盖于下型上，合箱完毕后等待铁水浇注；
(8)白口铸铁材料基体的准备：按重量百分含量c为15%、si为20%、mn为2%、gd为0.5%、p<0.008%、s<0.006%、其余为fe进行配料；
(9)原料在感应电炉中熔化，得到液态铁水，熔化温度为1460～1510℃；
(10)将上述白口铸铁铁水浇入装有金属丝团的干砂铸型；液态铁水将渗硼铁丝和镀镍高碳钢丝包围，然后冷却凝固，形成以白口铸铁为基的其中分布有金属丝团的材料。
本发明提出的一种具有高韧性的耐热型白口铸铁及其制造方法，组分新颖，制作过程合理清晰，提供了耐高温抗磨白口铸铁件的化学成分配比，改善了碳化物的形态，提高铸件的硬度和耐磨性；增强基体对碳化物的支撑作用，也稳定了铸件的高温硬度和耐磨性；降低铸件的裂纹趋势；提高铸件的淬透性。上述特点使本发明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℃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。