一種溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料及其制備方法，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成：C2.6-3.0%、Si0.3-1.0%、Mn0.5-1.0%、Cr21-23%、Mo0.8-1.2%、Cu0.8-1.2%、W0.6-0.9%、V0.1-0.2%、Ti0.06-0.12%、B0.001-0.003%、RE0.04-0.08%、Y0.04-0.08%、Al0.04-0.08%、S≤0.06%、P≤0.06%，其余為Fe。本發(fā)明專利技術(shù)的合金鑄鐵材料通過(guò)控制材料中鉻元素含量、Cr/C比例，提高了合金鑄鐵材料的硬度。本發(fā)明專利技術(shù)在鑄鐵內(nèi)加入Mo、W、V、Ti、Cu等貴金屬元素，通過(guò)貴金屬元素的復(fù)合使用，增強(qiáng)了奧氏體的穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒，提高了碳化物的高溫穩(wěn)定性和紅硬性，使本發(fā)明專利技術(shù)的鑄鐵材料的硬度進(jìn)一步提高，耐磨性也相應(yīng)提高。本發(fā)明專利技術(shù)的合金鑄鐵材料平均硬度可達(dá)HRC63以上，沖擊韌性aK可達(dá)5J/cm2。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料，同時(shí)還涉及該材料的制備方法，屬于金屬耐磨材料領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
鉻系抗磨鑄鐵起源于二十世紀(jì)初期，但其廣泛應(yīng)用卻始于二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外鑄造工作者對(duì)鉻在鑄鐵中的作用進(jìn)行了大量的研究，使鉻系抗磨鑄鐵的性能不斷提高，生產(chǎn)工藝逐漸簡(jiǎn)化。我國(guó)鉻系抗磨鑄鐵的研究與應(yīng)用經(jīng)歷了由低鉻鑄鐵到高鉻鑄鐵的歷史發(fā)展階段，其中，高鉻鑄鐵材料是在20世紀(jì)70年代后期飛速發(fā)展起來(lái)的。高鉻鑄鐵是一種優(yōu)良的抗磨材料，在礦山、建材、冶金、火力發(fā)電等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，已逐步取代一些傳統(tǒng)的抗磨鍛鋼，如中錳球鐵、抗磨鍛鋼和低合金鋼等。但是，由于單一鉻合 金鑄鐵的淬透性和韌性不足，導(dǎo)致鑄件心部抗磨能力差或發(fā)生早期斷裂。因此，傳統(tǒng)的方法是在單一的鉻合金鑄鐵中加入鑰、鎢、鈮、鎳等貴金屬元素，以提高材料的淬透性和淬硬性。但是由于這些貴金屬屬于稀缺資源，且在材料中大量使用會(huì)增加生產(chǎn)成本,因此貴金屬的添加制約了鑄鐵材料的發(fā)展。目前，市面上的許多鑄鐵材料都會(huì)選擇添加廉價(jià)易得的金屬材料替代貴金屬材料，但是這樣勢(shì)必會(huì)造成合金鑄鐵材料性能的降低，無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。GB/T24597-2009《鉻錳鎢系抗磨鑄鐵件》和GB/T8263-2010《抗磨白口鑄鐵件》中的高鉻鑄鐵化學(xué)成分范圍過(guò)于寬泛，亦無(wú)法滿足企業(yè)實(shí)際技術(shù)生產(chǎn)需要。CN101012526A公開(kāi)了一種稀土多元微合金化高鉻鑄鐵，該鑄鐵的化學(xué)成分按重量份計(jì)含有，碳1.0-3.5份、鉻8.0-26.0份、鎳 0.5-4.5 份、鑰 0.15-2.0 份、銅 0.5-2.0 份、鋁 0.05-2.0 份、釩 0.03-0.3 份、稀土0.005-0.20份、硅< 0.5份、錳< 0.7份、硫< 0.05份、磷< 0.05份，余量為鐵，該鑄鐵的化學(xué)成分按重量份還含有鈦0.03-0.30份，還含有鈮0.03-0.30份，還含有鎢0.80-3.70份。采用該化學(xué)成分的鑄鐵進(jìn)行后續(xù)的熱處理，最高硬度可達(dá)59-64HRC，但是其無(wú)法同時(shí)滿足高硬度和高沖擊韌性的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種高硬度、高沖擊韌性的溜槽襯板用耐磨合金鑄鐵材料。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是提供一種溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成:C2.6-3.0%、Si0.3-1.0%、Mn0.5-1.0%、Cr21-23%、Mo0.8-1.2%、Cu0.8-1.2%、W0.6-0.9%、V0.1-0.2%、Ti0.06-0.12%、B0.001-0.003%、RE0.04-0.08%、Y0.04-0.08%、A10.04-0.08%、S 彡 0.06%、P 彡 0.06%,其余為Fe。所述的溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成:C2.7-2.9%、Si0.4-0.9%、Mn0.6-0.9%、Cr21.5-22.5%、Mo0.9-1.1%、Cu0.9-1.1%、W0.7-0.8%、V0.11-0.19%、Ti0.07-0.11%、B0.0015-0.0028%、RE0.05-0.07%、Y0.05-0.07%、Al0.05-0.07%、S 彡 0.06%、P ( 0.06%，其余為 Fe。所述溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料的優(yōu)化配比由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成:C2.85%、Si0.56%、Mn0.66%、Cr22.01%、Mol.07%、Cu0.94%、W0.83%、V0.15%、Ti0.065%、B0.002%、RE0.06%、Y0.06%、A10.06%、S 彡 0.06%、P 彡 0.06%,其余為 Fe。本專利技術(shù)的溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料的制備方法，采用750kg中頻電爐熔煉，潮型石英砂造型加冒口補(bǔ)縮的鑄造工藝，包括以下步驟:I)按配方量加入除稀土元素外的金屬爐料，并熔煉成鐵液；2)在鐵液中按配方量加入稀土元素變質(zhì)處理后澆注制得鑄件；3)將鑄件升溫至650-750°C保溫l_3h，然后升溫到1000-1050°C保溫5_7h后出爐冷卻至室溫；4)將冷卻鑄件回火，回火溫度250_450°C，回火保溫時(shí)間5_7h，然后出爐空冷即得。所述金屬爐料為廢鋼、鉻鐵、鑰鐵、鎢鐵、廢黃銅、錳鐵、釩鐵、鈦鐵及硼鐵。所述稀土元素為輕稀土 RE和重稀土 Y。所述輕稀土 RE為稀土娃；所述稀土娃為粒度5-8_的稀土娃。所述重稀土 Y為粒度3_5mm的重稀土 Y。步驟3)中冷卻方式可以為霧冷、風(fēng)冷或空冷。本專利技術(shù)的化學(xué)成分具有以下作用:C是高鉻鑄鐵中提高淬透性主要元素，C決定碳化物數(shù)量，與Cr結(jié)合形成鉻合金碳化物，提高耐磨性。C含量過(guò)高，將會(huì)造成共晶碳化物含量增加，沖擊韌性降低，材料易脆斷開(kāi)裂，造成早期失效。C含量較低時(shí)，共晶碳化物含量降低，影響耐磨性的提高。Cr是強(qiáng)碳化物形成元素，Cr決定碳化物類型，提高耐磨性。Mo是強(qiáng)碳化物形成元素，提高淬透性和耐磨性，細(xì)化晶粒，抑制珠光體組織出現(xiàn)，提聞抗回火穩(wěn)定性。W與Mo作用基本相同，但W淬硬性和紅硬性效果優(yōu)于Mo，特別是在較高溫度下(約800°C左右)性能不變，使本專利技術(shù)材料在具有高溫氧化和一定腐蝕條件下，仍具有高硬抗磨性。Cu屬奧氏體穩(wěn)定元素，強(qiáng)化基體，提高淬透性，增加韌性。Cu與Mo聯(lián)合使用淬透性效果更好。Cu與Ni作用基本相同，提高抗腐蝕性。V、Ti均是強(qiáng)碳化物形成元素，且細(xì)化晶粒，凈化晶界，改善碳化物的形態(tài)、大小、數(shù)量與分布，提高材料綜合性能效果十分明顯。Ti溶于固溶體時(shí)提高淬透性，形成碳化物時(shí)降低淬透性，延遲回火溫度，可在較高溫度下回火。B屬微合金元素，與V、Ti和稀土復(fù)合使用時(shí)細(xì)化晶粒，凈化晶界效果更加明顯。同時(shí)提高材料淬透性。Si,Mn為常規(guī)元素，在高鉻鑄鐵中主要起脫氧除氣作用，同時(shí)強(qiáng)化基體。輕稀土(RE)和重稀土(Y)作為變質(zhì) 劑復(fù)合加入，能夠進(jìn)一步細(xì)化晶粒，變質(zhì)夾雜，凈化晶界，特別是能夠使共晶碳化物變?yōu)闂l塊狀或團(tuán)球狀，在獲得高硬度的同時(shí)提高沖擊韌性值。Al是常規(guī)的脫氧元素。在碳含量一定的情況下，隨鉻含量增加，共晶碳化物類型將由M3C — M7C3 — M23C6轉(zhuǎn)變；M3C的顯微硬度(HV)800-1200，M7C3的顯微硬度(HV) 1300-1800，M23C6的顯微硬度(HV) 1140左右，顯然，M7C3的硬度是最好的，本專利技術(shù)通過(guò)控制鉻的含量及Cr/C的比例，避免M23C6及M3C的形成，使本專利技術(shù)的材料中形成大量M7C3型共晶碳化物，提高鑄鐵材料的硬度及耐磨性。本專利技術(shù)在鑄鐵中加入S1、Al、Mn等元素，在脫氧的同時(shí)強(qiáng)化了材料基體。本專利技術(shù)在鑄鐵內(nèi)加入Mo、W、V、T1、Cu等貴金屬元素，通過(guò)貴金屬元素的復(fù)合使用，增強(qiáng)了奧氏體的穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒，提高了碳化物的高溫穩(wěn)定性和紅硬性，使本專利技術(shù)的鑄鐵材料的硬度進(jìn)一步提高，耐磨性也相應(yīng)提高。本專利技術(shù)的合金鑄鐵材料在獲得高硬度的同時(shí)具有高沖擊韌性，平均硬度可達(dá)HRC63以上，沖擊韌性aK可達(dá)5J/cm2。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施例的溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成:C2.7%、Si0.4%、Mn0.9%、Cr21.5%、Mol.0%、Cul.1%、本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料，其特征在于，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成：C2.6?3.0%、Si0.3?1.0%、Mn0.5?1.0%、Cr21?23%、Mo0.8?1.2%、Cu0.8?1.2%、W0.6?0.9%、V0.1?0.2%、Ti0.06?0.12%、B0.001?0.003%、RE0.04?0.08%、Y0.04?0.08%、Al0.04?0.08%、S≤0.06%、P≤0.06%，其余為Fe。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料，其特征在于，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成:C2.6-3.0%、Si0.3-1.0%、Mn0.5-1.0%、Cr21_23%、Mo0.8-1.2%、Cu0.8-1.2%、W0.6-0.9%、V0.1-0.2%、Ti0.06-0.12%、B0.001-0.003%、RE0.04-0.08%、Y0.04-0.08%、A10.04-0.08%、S 彡 0.06%、P 彡 0.06%,其余為 Fe。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料，其特征在于，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成:C2.7-2.9%、Si0.4-0.9%、Mn0.6-0.9%、Cr21.5-22.5%、Mo0.9-1.1%、Cu0.9-1.1%、W0.7-0.8%、V0.11-0.19%、Ti0.07-0.11%、B0.0015-0.0028%、RE0.05-0.07%、Y0.05-0.07%、A10.05-0.07%、S 彡 0.06%、P 彡 0.06%,其余為 Fe。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溜槽襯板用高硬度耐磨合金鑄鐵材料，其特征在于，由以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分組成:C2.85%、Si0.56%、Mn0.66%、Cr22.01%、Mol.07%、Cu0.94%、W0.83%、V0.15%、Ti0.065%、B0.002%、RE0....

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李固成，禹彬，王安民，陳碩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：駐馬店市永誠(chéng)耐磨材料有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：