一种过共晶耐磨高铬铸铁及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种耐磨高铬铸铁及其制备方法，特别涉及一种过共晶耐磨高铬铸铁 及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 高铬铸铁中由于含有大量高硬度M7C3型碳化物而具有优良的耐磨性，目前已在 冶金、矿山、建材、电力和化工等领域获得了广泛应用。为了提高高铬铸铁耐磨性，中国发 明专利CN 104195420公开了一种高铬铸铁耐磨材料及热处理方法，以铁为主要原料，并配 以碳、硅、锰、硫、磷、铬、钼、镍、铜为辅助原料，配制后熔炼铸造而成，其特征在于，熔液中 各化学成分重量百分数具体为：C2. 9-3. 1%，SiO. 5-0. 8%，MnO. 8-1. 0%，S0. 02-0. 05%， P0. 02-0. 05%，Crl9-21%，Mol. 7-1. 9%，NiO. 5-0. 7%，CuO. 2-0. 5%，余量为Fe。该发明 提高高铬铸铁的性能及使用效果，从而增加冶金、矿山、建材、煤矿等领域产量，延长设备的 使用周期，使生产效率得到大大提高。中国发明专利CN 104164612还公开了一种高铬铸铁 模具及其制备方法，各成分及其质量百分比为：C :2. 4 - 2. 5%、Cr :13 - 13. 5%、Mn :0. 8- 0.9%,Si：1. 05-1. 1%, Cu：0. 4-0. 5%, Ni：0. 5-0. 6%, B：0. 03-0. 04%, Re：0. 02- 0. 03%、S :彡0.04%、P :彡0.04% ;余量为Fe。该发明的高铬铸铁模具，组织均匀，通过 合理的配方设计，合理的熔炼、浇铸、热处理等加工工艺，避免了缩松、缩孔的产生，有效的 提高模具的机械性能，硬度：63- 65HRC，耐磨性好，韧性好，冲击值多8J/cm2,使用寿命提 高1.5- 2倍，成本低。中国发明专利CN 104131219还公开了一种高铬铸铁铸件，由如下 成分及其质量百分比组成：C :3. 05 - 3. l%、Mn :0? 76 - 0? 8%、Si :0? 6 - 0? 7%、Cr :10. 6- 11%,B：1, 2-1. 4%, Cu：0. 08-0. 1%, V：1. 2-1. 4%,Ni：0. 06-0. 08%, P 0. 02%, S 0.02%，余量为Fe。该发明通过合理改善高铬铸铁铸件的各成分配比，通过合理的 熔炼、浇铸、热处理等加工工艺，提高了铸件的强度、韧性、耐磨性，通过浇铸时间、砂型温度 的控制，防止缩松、缩孔的产生，也提高了铸件的韧性和耐磨性，抗拉强度为480- 500MPa。 中国发明专利CN 104131218还公开了一种特高铬铸铁，各成分及重量百分比为：C :2. 9- 3. 0%,Cr：26-27%,Mn：0. 8-0. 9%,Si：1. 05-1. 2%,Cu：0. 8-0. 9%,Ni：0. 8-0.9%, B：0. 003-0. 004%,Ti：0. 01-0. 02%,Re：0. 025-0. 035%,S 0. 045%,P 0. 055%； 余量为Fe。该发明高铬铸铁通过合理配方设计、熔炼、变质、浇注、脱氧等加工工艺，让高铬 铸铁具有良好的耐磨性、硬度、强度、耐腐蚀性、韧性，通过浇注时间、砂型温度的控制，有效 的防止缩松、缩孔的产生，也提高了高铬铸铁的韧性和耐磨性，表面硬度60- 63HRC，冲击 值多7J/cm2。中国发明专利CN 103993218还公开了大型磨机高铬铸铁沟槽衬板及其制备 方法，包括以下重量百分比的化学成分：碳2. 2 - 2. 8 %，硅0. 3 - 0. 8 %，锰0. 6 - 1. 2%， 铬15 - 20%，镁2. 0 - 3. 0%，钼0? 3 -1. 0%，镍0? 1-0? 2%，铜0? 3 - 0? 8%，钒0? 08- 0? 25%，硫0? 005-0? 025%，磷0? 005-0? 025%，钇0? 005-0? 03%，余量为铁。该发明使用 寿命很长，在提高耐磨性的同时，冲击韧度也大大提高，满足大型磨机衬板的抗冲击性。中 国发明专利CN 103409681还公开了一种高铬铸铁、由其制成的薄壁管件及该薄壁管件的 制备方法。其中，高铬铸铁的原料组分按重量百分含量计配比如下：C:2. 7%~3. 4%，Cr: 23%~32%，Mo:0? 2%~0? 4%，Ni:0? 1%~0? 3%，V:0? 6%~1.l%，Mn:0? 3%~0? 5%， Si:0.8%~1. 1%，P:彡0.05%，S:彡0.05%，以及余量的Fe;其中，Cr和C含量满足公 式：4. [C]wt. % +0. 0474X[Cr]wt. 4. 5%。利用该发明提供的原料组分配比制 备的高铬铸铁制得高铬铸铁薄壁管件，成品率高，且耐磨性能好，使得高铬铸铁的耐磨性能 在薄型管件中充分发挥作用。中国发明专利CN103266261还公开了一种高铬铸铁研磨体 及其制备方法，所述研磨体按重量百分比的化学成分为：C:2. 5~2. 8%、Si彡0. 5%、Mn: 0? 15 ~0? 25%、Mo:0 ~2. 5%、Cr:15 ~20%、A1 :0? 01 ~0? 8%、Ni:0? 05 ~0? 10%、Re: 0. 1~0. 2%、P< 0. 05%、S< 0. 05%，余量为Fe，该发明的主要特点是采用铸造磨球材质 配方与热处理工艺科学的有效结合得到的纳米研磨材料硬度HRC多65、破碎率< 0. 3%，浇 口中心与球心HRC差< 1. 5,解决了耐磨材料铸造磨球行业研发中存在的铸造磨球硬度低， 韧性差，耐腐蚀性弱，致密度低等技术难题。
[0003] 但是，上述高铬耐磨铸铁中，高硬度的M7C3型碳化物数量较少，用于制备各种输送 含固体颗粒流体泵的过流件（如叶轮、护套和护板等），耐磨性仍显不足。为了进一步提 高高铬铸铁耐磨性，过共晶高铬铸铁引起了重视，中国发明专利CN 102925783公开了一种 过共晶尚络白口铸铁的制备方法，包括以下步骤：米用废钢、生铁、尚碳络铁、猛铁和娃铁作 为熔炼用原材料，按以下重量百分比的化学组成：3. 0-4. 5% C，15-35% Cr，0. 5-1.5% Mn， 0. 5-1.5% Si，< 0.06% P、< 0.06% S，其余为Fe进行配料；原料在电炉中熔化后脱氧， 然后将铸液迅速出炉倒入浇包；当温度降至1300°C -1350°C时，将铸液倒入砂型浇注成形； 将铸件放入电炉中加热至700°C~1000°C保温，然后迅速出炉放入锻机上进行锻造变形处 理；最后对锻件进行回火处理，最终得到过共晶高铬铸铁。中国发明专利CN102851570还公 开了热磨机的尚碳尚络磨片铸件，为过共晶尚络铸铁，在含有尚络的同时、并含尚碳，主要 化学成分为铁，按质量百分计，碳含量3. 6-3. 8%，铬含量28. 0-30. 0%，镍含量< 0. 8%、钼 含量< 0. 5%、猛含量< 0. 8%、铜含量< 0. 2%、及一定量的娃和低含量的磷、硫，该发明的 有益效果是：产品的初生硬质点Cr7C3型碳化物增加，使磨片耐磨性提高30%以上；镍、钼、 锰、铜等贵重金属含量下降，而使生产成本下降；磷、硫含量下降，使韧性增加；综合机械性 能得到提高，其硬度达HRC62-65,可广泛用于对木材、甘蔗渣、棉杆等纤维板原料进行磨浆 加工，磨片可承受低应力磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、高温磨损等多种磨损，并还能抵抗外力 的破坏，使用寿命提高30%以上。中国发明专利CN101497966还公开了一种高硬度过共晶 的高铬锰钼钨合金耐磨钢铁材料，含有下列质量百分比的化学成分：碳3. 05~5. 5%，硅 0.3~2.0%，铬35. 5~40%，锰0.3~3.5%，钼0? 1~3.5%，钨0? 1~3.5%，磷彡0? 1%， 硫<0.1%，余量为铁。中国发明专利CN 1769508还公开了一种过共晶高铬铸铁及其制造 方法，过共晶高铬铸铁的主要成分为：C :3. 5~4. 5%，Mn :1. 0~3. 0%，Cr :17~30%， Si :0? 5~1. 5%，Cu :1. 0~2. 0%，P:彡0? 06%，S:彡0? 06%，Ni:彡1%，余量为铁。用 过共晶高铬铸铁制造的渣浆泵过流件，生产工艺简便、成本低，铸造性好，具有优良的耐磨 性和高的使用寿命。中国发明专利CN 101892417还公开了一种铸态使用的过共晶高铬铸 铁，该铸态使用的过共晶高铬铸铁的化学组成成分以重量百分比计算为：C :3. 5~4. 5%， Mn :1. 0~3. 0%，Cr :16.