CN116083785A - 一种耐磨高铬铸铁及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属冶炼技术领域，公开了一种耐磨高铬铸铁及其制备方法，一种耐磨高铬铸铁的制备方法，包括如下步骤：装料，按定量配比提取废钢、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、铜、钒铁进行配料，并将配料装入金属炉内；熔化，将金属炉功率调至最大进行熔化，熔炼温度为1450℃为佳；脱氧，待金属炉料全部熔化并提温至1480℃后，再按顺序加入氧化剂进行脱氧；浇注，温度达到1480℃时即可出炉。本发明通过在四组实施例中加入不同含量的铌铁，其在与硅铁、锰铁、钼铁的混配组合下，其所制备而成的高铬铸铁耐磨硬质相碳化物的体积分数达到58～60％、抗冲击热性达到5.6～5.9J/cm²，具有良好的耐磨性能，能较好的适用于各种泵料设备、磨损工件的制备。

Description

一种耐磨高铬铸铁及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，具体是一种耐磨高铬铸铁及其制备方法。

背景技术

高铬铸铁是一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料，它以比合金钢高得多的耐磨性，和比一般白口铸铁高得多的韧性、强度，同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，加之生产便捷、成本适中，而被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一，广泛用于各种泵料设备、磨损工件的生产应用，金、矿山、建材、电力和化工等领域获得了广泛应用。

而为了提高高铬铸铁耐磨性，各种成分配比的高铬铸铁应用而成，例如现有专利技术所示：中国专利网公开了一种高铬铸铁耐磨材料及热处理方法(公告号CN104195420)，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％，Si0.5-0.8％，Mn0.8-1.0％，S0.02-0.05％，P0.02-0.05％，Cr19-21％，Mo1.7-1.9％，Ni0.5-0.7％，Cu0.2-0.5％，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；

还如中国专利网公开了一种高铬铸铁模具及其制备方法(公告号CN104164612),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：≤0.04％、P：≤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≥8J/cm2，使用寿命提高1.5—2倍，成本低，

又如中国专利网公开了一种高铬铸铁铸件(公告号CN 104131219)，由如下成分及其质量百分比组成：C：3.05—3.1％、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——50OMPa。

然而上述专利技术中高铬铸铁的制备配比，尤其是对于铌铁的含量，其Ni的配重含量均不高于1％，而铌铁主要用于冶炼高温合金，不锈钢和高强度低合金钢，铌在不锈钢和耐热钢中，与钢中的碳生成稳定的碳化铌，均匀地分布在钢的晶粒边界，防止高温下钢的晶粒长大，对钢的组织起细化作用，可提高钢的强度、韧性和蠕变性能，且铌与碳的化学亲和力远远大于铬与碳，因此，当不锈钢中有铌存在时，可防止在钢的晶界析出碳化铬，提高钢的抗腐蚀能力，而高铬铸铁中铌铁的含量多与少，影响着高铬铸铁的耐磨性能、抗腐蚀性能，现有专利技术中高铬铸铁的铌含量较低，其是制约高铬铸铁耐磨、耐腐蚀、硬度的重要因素之一。因此，本领域技术人员提供了一种耐磨高铬铸铁及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨高铬铸铁及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐磨高铬铸铁，其特征在于，所述耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.8-3.0％，Cr＝25-27％，Si＝0.6-0.8％，Mn＝0.6-0.8％，Mo＝0.4-0.6％，Ni＝O.8-2.5％，Cu＝0.8-1.0％，V＝0.6-0.8％，余量为Fe。

作为本发明再进一步的方案：所述耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.8％，Cr＝25％，Si＝0.6％，Mn＝0.6％，Mo＝0.4％，Ni＝O.8％，Cu＝0.8％，V＝0.6％，余量为Fe。

作为本发明再进一步的方案：所述耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.85％，Cr＝25.5％，Si＝0.65％，Mn＝0.65％，Mo＝0.45％，Ni＝1.5％，Cu＝0.85％，V＝0.65％，余量为Fe。

作为本发明再进一步的方案：所述耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.9％，Cr＝26％，Si＝0.7％，Mn＝07％，Mo＝0.5％，Ni＝2％，Cu＝0.9％，V＝0.7％，余量为Fe。

作为本发明再进一步的方案：，所述耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝3.0％，Cr＝27％，Si＝0.8％，Mn＝0.8％，Mo＝0.6％，Ni＝2.5％，Cu＝1.0％，V＝0.8％，余量为Fe。

一种耐磨高铬铸铁的制备方法，，包括如下步骤：

S1、装料，按定量配比提取废钢、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、铜、钒铁进行配料，并将配料装入金属炉内，其装料方式为：先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底，而后将废钢等按照下紧上松的原则装填(有助于塌料)，装料顺序为：少量铬铁与钼铁→回炉料及生铁→废钢→大部分铬铁；

S2、熔化，将金属炉功率调至最大进行熔化，熔炼温度为1450℃为佳；

S3、脱氧，待金属炉料全部熔化并提温至1480℃后，再按顺序加入定量配比的锰铁、硅铁及铝构成的氧化剂进行脱氧；

S4、浇注，在金属炉中熔化，温度不必太高，温度达到1480℃时即可出炉，铁液在包内应停留一段时间进行镇静，视工件大小不同可在1380～1410℃之间进行浇注。

作为本发明再进一步的方案：所述金属炉选取中频感应电炉，其内部炉衬采用酸性或碱性炉衬均可，炉衬的配比、打结、烘干和烧结均按常规工艺进行。

作为本发明再进一步的方案：所述浇铸后的铸件包括退火、淬火、回火工序，其中，

退火，升温至950℃并保温3小时候停炉，然后随炉冷却至400℃，然后打开炉门，继续缓冷至300℃以下，出炉空冷至室温；

淬火，将机械加工后的铸件室温装炉，缓慢(80～100℃/小时)升温至600℃，并保温0.5～1h，然后以不超过150℃/小时升温速度将炉升温至淬火温度950-980℃后保温2-4小时；

回火，对淬火后的铸件进行230-260℃的回火处理，具体工艺为：室温装炉，升温至230-260℃，保温2-4小时，然后出炉空冷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在四组实施例中加入不同含量的铌铁，其在与硅铁、锰铁、钼铁的混配组合下，其所制备而成的高铬铸铁耐磨硬质相碳化物的体积分数达到58～60％、抗冲击热性达到5.6～5.9J/cm²，具有良好的耐磨性能，能较好的适用于各种泵料设备、磨损工件的制备。

具体实施方式

本发明实施例中，一种耐磨高铬铸铁，耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.8-3.0％，Cr＝25-27％，Si＝0.6-0.8％，Mn＝0.6-0.8％，Mo＝0.4-0.6％，Ni＝O.8-2.5％，Cu＝0.8-1.0％，V＝0.6-0.8％，余量为Fe。

耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.8％，Cr＝25％，Si＝0.6％，Mn＝0.6％，Mo＝0.4％，Ni＝O.8％，Cu＝0.8％，V＝0.6％，余量为Fe。

耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.85％，Cr＝25.5％，Si＝0.65％，Mn＝0.65％，Mo＝0.45％，Ni＝1.5％，Cu＝0.85％，V＝0.65％，余量为Fe。

耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.9％，Cr＝26％，Si＝0.7％，Mn＝07％，Mo＝0.5％，Ni＝2％，Cu＝0.9％，V＝0.7％，余量为Fe。

耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝3.0％，Cr＝27％，Si＝0.8％，Mn＝0.8％，Mo＝0.6％，Ni＝2.5％，Cu＝1.0％，V＝0.8％，余量为Fe。

一种耐磨高铬铸铁的制备方法，包括如下步骤：

S1、装料，按定量配比提取废钢、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、铜、钒铁进行配料，并将配料装入金属炉内，其装料方式为：先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底，而后将废钢等按照下紧上松的原则装填(有助于塌料)，装料顺序为：少量铬铁与钼铁→回炉料及生铁→废钢→大部分铬铁；

S2、熔化，将金属炉功率调至最大进行熔化，熔炼温度为1450℃为佳；

S3、脱氧，待金属炉料全部熔化并提温至1480℃后，再按顺序加入定量配比的锰铁、硅铁及铝构成的氧化剂进行脱氧；

S4、浇注，在金属炉中熔化，温度不必太高，温度达到1480℃时即可出炉，铁液在包内应停留一段时间进行镇静，视工件大小不同可在1380～1410℃之间进行浇注。

金属炉选取中频感应电炉，其内部炉衬采用酸性或碱性炉衬均可，炉衬的配比、打结、烘干和烧结均按常规工艺进行。

浇铸后的铸件包括退火、淬火、回火工序，其中，

退火，升温至950℃并保温3小时候停炉，然后随炉冷却至400℃，然后打开炉门，继续缓冷至300℃以下，出炉空冷至室温；

淬火，将机械加工后的铸件室温装炉，缓慢(80～100℃/小时)升温至600℃，并保温0.5～1h，然后以不超过150℃/小时升温速度将炉升温至淬火温度950-980℃后保温2-4小时；

回火，对淬火后的铸件进行230-260℃的回火处理，具体工艺为：室温装炉，升温至230-260℃，保温2-4小时，然后出炉空冷。

实施例一

本发明实施例中，一种耐磨高铬铸铁，耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.8％，Cr＝25％，Si＝0.6％，Mn＝0.6％，Mo＝0.4％，Ni＝O.8％，Cu＝0.8％，V＝0.6％，余量为Fe。

一种耐磨高铬铸铁的制备方法，包括如下步骤：

S1、装料，按定量配比提取废钢、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、铜、钒铁进行配料，并将配料装入金属炉内，其装料方式为：先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底，而后将废钢等按照下紧上松的原则装填(有助于塌料)，装料顺序为：少量铬铁与钼铁→回炉料及生铁→废钢→大部分铬铁；

S2、熔化，将金属炉功率调至最大进行熔化，熔炼温度为1450℃为佳；

S3、脱氧，待金属炉料全部熔化并提温至1480℃后，再按顺序加入定量配比的锰铁、硅铁及铝构成的氧化剂进行脱氧；

S4、浇注，在金属炉中熔化，温度不必太高，温度达到1480℃时即可出炉，铁液在包内应停留一段时间进行镇静，视工件大小不同可在1380～1410℃之间进行浇注。

实施例二

本发明实施例中，一种耐磨高铬铸铁，耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.85％，Cr＝25.5％，Si＝0.65％，Mn＝0.65％，Mo＝0.45％，Ni＝1.5％，Cu＝0.85％，V＝0.65％，余量为Fe。

一种耐磨高铬铸铁的制备方法，包括如下步骤：

S1、装料，按定量配比提取废钢、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、铜、钒铁进行配料，并将配料装入金属炉内，其装料方式为：先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底，而后将废钢等按照下紧上松的原则装填(有助于塌料)，装料顺序为：少量铬铁与钼铁→回炉料及生铁→废钢→大部分铬铁；

S2、熔化，将金属炉功率调至最大进行熔化，熔炼温度为1450℃为佳；

S3、脱氧，待金属炉料全部熔化并提温至1480℃后，再按顺序加入定量配比的锰铁、硅铁及铝构成的氧化剂进行脱氧；

S4、浇注，在金属炉中熔化，温度不必太高，温度达到1480℃时即可出炉，铁液在包内应停留一段时间进行镇静，视工件大小不同可在1380～1410℃之间进行浇注。

实施例三

本发明实施例中，一种耐磨高铬铸铁，耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.9％，Cr＝26％，Si＝0.7％，Mn＝07％，Mo＝0.5％，Ni＝2％，Cu＝0.9％，V＝0.7％，余量为Fe。

一种耐磨高铬铸铁的制备方法，包括如下步骤：

S1、装料，按定量配比提取废钢、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、铜、钒铁进行配料，并将配料装入金属炉内，其装料方式为：先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底，而后将废钢等按照下紧上松的原则装填(有助于塌料)，装料顺序为：少量铬铁与钼铁→回炉料及生铁→废钢→大部分铬铁；

S2、熔化，将金属炉功率调至最大进行熔化，熔炼温度为1450℃为佳；

S3、脱氧，待金属炉料全部熔化并提温至1480℃后，再按顺序加入定量配比的锰铁、硅铁及铝构成的氧化剂进行脱氧；

S4、浇注，在金属炉中熔化，温度不必太高，温度达到1480℃时即可出炉，铁液在包内应停留一段时间进行镇静，视工件大小不同可在1380～1410℃之间进行浇注。

实施例四

本发明实施例中，一种耐磨高铬铸铁，耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝3.0％，Cr＝27％，Si＝0.8％，Mn＝0.8％，Mo＝0.6％，Ni＝2.5％，Cu＝1.0％，V＝0.8％，余量为Fe。

一种耐磨高铬铸铁的制备方法，包括如下步骤：

S1、装料，按定量配比提取废钢、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、铜、钒铁进行配料，并将配料装入金属炉内，其装料方式为：先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底，而后将废钢等按照下紧上松的原则装填(有助于塌料)，装料顺序为：少量铬铁与钼铁→回炉料及生铁→废钢→大部分铬铁；

S2、熔化，将金属炉功率调至最大进行熔化，熔炼温度为1450℃为佳；

S3、脱氧，待金属炉料全部熔化并提温至1480℃后，再按顺序加入定量配比的锰铁、硅铁及铝构成的氧化剂进行脱氧；

S4、浇注，在金属炉中熔化，温度不必太高，温度达到1480℃时即可出炉，铁液在包内应停留一段时间进行镇静，视工件大小不同可在1380～1410℃之间进行浇注。

表一为实施例1-4高铬铁各时间段的硬度

表二为实施例1-4高铬铁各时间段的力学性能

通过上述四组实施例所制备的高铬铸铁具有硬度高、韧性好、特别是经添加入合适量的铌铁之后，其耐磨硬质相碳化物的体积分数达到58～60％、抗冲击热性达到5.6～5.9J/cm²，具有良好的耐磨性能，能较好的适用于各种泵料设备、磨损工件的制备。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐磨高铬铸铁，其特征在于，所述耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.8-3.0％，Cr＝25-27％，Si＝0.6-0.8％，Mn＝0.6-0.8％，Mo＝0.4-0.6％，Ni＝O.8-2.5％，Cu＝0.8-1.0％，V＝0.6-0.8％，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨高铬铸铁，其特征在于，所述耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.8％，Cr＝25％，Si＝0.6％，Mn＝0.6％，Mo＝0.4％，Ni＝O.8％，Cu＝0.8％，V＝0.6％，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨高铬铸铁，其特征在于，所述耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.85％，Cr＝25.5％，Si＝0.65％，Mn＝0.65％，Mo＝0.45％，Ni＝1.5％，Cu＝0.85％，V＝0.65％，余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的一种耐磨高铬铸铁，其特征在于，所述耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝2.9％，Cr＝26％，Si＝0.7％，Mn＝07％，Mo＝0.5％，Ni＝2％，Cu＝0.9％，V＝0.7％，余量为Fe。

5.根据权利要求1所述的一种耐磨高铬铸铁，其特征在于，所述耐磨高铬铸铁的各元素成分及配重百分比为：C＝3.0％，Cr＝27％，Si＝0.8％，Mn＝0.8％，Mo＝0.6％，Ni＝2.5％，Cu＝1.0％，V＝0.8％，余量为Fe。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种耐磨高铬铸铁的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、装料，按定量配比提取废钢、增碳剂、铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、铜、钒铁进行配料，并将配料装入金属炉内，其装料方式为：先将灰生铁、钼铁等难熔铁合金装入炉底，而后将废钢等按照下紧上松的原则装填(有助于塌料)，装料顺序为：少量铬铁与钼铁→回炉料及生铁→废钢→大部分铬铁；

S2、熔化，将金属炉功率调至最大进行熔化，熔炼温度为1450℃为佳；

S3、脱氧，待金属炉料全部熔化并提温至1480℃后，再按顺序加入定量配比的锰铁、硅铁及铝构成的氧化剂进行脱氧；

S4、浇注，在金属炉中熔化，温度不必太高，温度达到1480℃时即可出炉，铁液在包内应停留一段时间进行镇静，视工件大小不同可在1380～1410℃之间进行浇注。

7.根据权利要求6所述的一种耐磨高铬铸铁的制备方法，其特征在于，所述金属炉选取中频感应电炉，其内部炉衬采用酸性或碱性炉衬均可，炉衬的配比、打结、烘干和烧结均按常规工艺进行。

8.根据权利要求6所述的一种耐磨高铬铸铁的制备方法，其特征在于，所述浇铸后的铸件包括退火、淬火、回火工序，其中，

退火，升温至950℃并保温3小时候停炉，然后随炉冷却至400℃，然后打开炉门，继续缓冷至300℃以下，出炉空冷至室温；

淬火，将机械加工后的铸件室温装炉，缓慢(80～100℃/小时)升温至600℃，并保温0.5～1h，然后以不超过150℃/小时升温速度将炉升温至淬火温度950-980℃后保温2-4小时；

回火，对淬火后的铸件进行230-260℃的回火处理，具体工艺为：室温装炉，升温至230-260℃，保温2-4小时，然后出炉空冷。