CN101463451B

CN101463451B - 新型耐腐蚀抗磨损金属材料

Info

Publication number: CN101463451B
Application number: CN2009100736495A
Authority: CN
Inventors: 高纪平; 杜辉; 李春海
Original assignee: SHIJIAZHUANG INDUSTRIAL WATER PUMP FACTORY
Current assignee: Shijiazhuang Industrial Pump Factory Co., Ltd.
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2029-01-15
Also published as: CN101463451A

Abstract

本发明公开了一种新型耐腐蚀抗磨损金属材料，其组成的重量百分比为：C0.3-1.2％、Cr 20-30％、Si 1-2.5％、Mn 0.5-1.5％、Ni 3-8％、Mo 1-4％、Cu 1-4％，P≤0.035％、S≤0.04％，其余为Fe。本新型耐腐蚀抗磨损金属材料是由于适当提高了含碳量及加入适量的合金元素，使得材料组织中含有一定数量的合金碳化物，大大提高了本材料的抗磨损性能，虽然静态耐腐蚀性能稍有下降，但综合耐腐蚀抗磨损性能大大提高。此外，本新型耐腐蚀抗磨损金属材料可在中频炉中熔炼且不用使用精料，生产成本比CD4M-Cu材料降低很多。

Description

新型耐腐蚀抗磨损金属材料

技术领域

本发明涉及一种金属材料，尤其是一种含碳量高的新型耐腐蚀抗磨损金属材料。

背景技术

目前在腐蚀和磨损工况，特别是电力、化工等行业的湿态腐蚀磨损工况(主要是火电厂脱硫系统中用泵过流部件，如循环脱硫泵中，火电厂脱硫系统介质特点为：含有大量的C1^-、SO₄ ^2-、SO₃ ^2-等腐蚀性离子，同时还存在石灰石等固体颗粒)中所用的材料多数为双相不锈钢，但是双相不锈钢由于硬度低抗磨损性能不高，同时，双相钢的成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、在湿态腐蚀性介质中抗磨损性能好的新型耐腐蚀抗磨损金属材料。

本发明重量百分比化学成分如下：C 0.3-1.2％、Cr 20-30％、S i1-2.5％、Mn 0.5-1.5％、Ni 3-8％、Mo 1-4％、Cu 1-4％，P≤0.035％、S≤0.04％，其余为Fe。

本发明的优化方案是，本金属材料中所含合金元素重量百分比为：C0.5-1.1％、Cr 22-29％、S i 1.1-2.1％、Mn 0.5-1.1％、Ni 3.2-6％、Mo 1.5-3％、Cu 2.0-3.5％，P≤0.035％、S≤0.04％，其余为Fe。

本发明的进一步优化方案是，本金属材料中所含合金元素重量百分比为：C0.8％、Cr 27％、S i 1.7％、Mn 0.8％、Ni 5.5％、Mo 2.1％、Cu 2.4％，P≤0.035％、S≤0.04％，其余为Fe。

本发明中还可含有重量百分比的：RE 0.01-0.1％、N 0-0.2％；最好为RE 0.05％、N 0.1％。

本发明有效化学成分设计依据及限定含量范围的理由如下：较高的含C量，主要考虑了要形成一定数量的高抗磨碳化物(高的含碳量，可以保证形成大量的合金碳化物)；而高的含Cr量，主要是为了获得碳化物和铁素体中有大量的Cr固溶。金属中C元素主要用来和一部分Cr形成Cr的碳化物(Fe，Cr)₂₃C₆和(Fe，Cr)₇C₃等，并且Cr的碳化物很稳定。

金属中高的含Cr量，为抗磨耐腐二者兼顾提供了基础条件。除一部分Cr用于和绝大部分C形成高抗磨的碳化物以外，另一部分Cr(剩余Cr要大于12-13％)全部固溶于铁素体中，强烈提高了铁素体的电极电位，使其接近于碳化物的电极电位，减少两者间的电极电位差，为免遭电化学腐蚀提供可靠的条件。

Ni在不锈钢中与Cr配合使用，固溶于奥氏体组织中，提高了奥氏体的电极电位。既耐氧化性介质腐蚀又对不太强的还原性介质具有一定的耐蚀性，使钢具有更好的耐腐性能。

Mo对于存在氯离子的介质具有选择性耐蚀作用，可提高金属材料耐腐蚀的钝化作用，进一步阻止微电池中金属的溶解反应，还可以提高新型耐腐蚀抗磨损金属材料的抗晶间腐蚀能力。

Cu能提高金属材料在还原性介质中的耐腐蚀性能。

Si是铁素体形成元素，能提高材料的抗氧化性和在氧化性介质中的耐蚀性。

Mn容易与S形成MnS显微夹杂，导致了耐氯化物点腐蚀性能的下降。所以在材料设计中Mn元素是限制性元素。同时Mn具有一定的脱氧作用，因此，Mn是作为脱氧剂来加入的。

S、P在材料中属于有害元素，越少越好。但在原材料中又不可避免的带入铁水中，所以从材料性能与成本方面考虑，只是限制S、P元素的含量。

稀土元素的作用是细化晶粒，显著减少夹杂物，提高冶金质量，从而提高材料的耐腐蚀抗磨损性能。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明的耐腐蚀抗磨损金属材料由于适当提高了含碳量及加入适量的合金元素，使得材料组织中含有一定数量的合金碳化物，大大提高了本材料的抗磨损性能，虽然静态耐腐蚀性能稍有下降，但综合耐腐蚀抗磨损性能大大提高。此外，本发明材料可在中频炉中熔炼且不用使用精料，生产成本比CD4M-Cu材料降低很多。

具体实施方式

本新型耐腐蚀抗磨损金属材料采用中频炉熔炼，工艺步骤为：(1)将检测含量的废钢、生铁及各种铁合金按产品成分含量配比后，按顺序加料加热熔炼；(2)温度升至1520℃-1580℃，出炉；(3)树脂砂造型，浇注温度1400℃-1450℃；(4)铸件冷却后，清除冒口、飞边、披缝等；(5)铸件在热处理炉中退火处理后进行机加工；(6)铸件在热处理炉内按一定速度升温到1000℃进行空冷处理。得到的本新型耐腐蚀抗磨损金属材料金相组织为A+F+合金碳化物，硬度范围为HRC25-32。

实施例1-6的化学成分和硬度结果见表1。

表1化学成分和硬度值

Figure 925193DEST_PATH_380596DEST_PATH_GSB00000258347900021

Figure 747656DEST_PATH_297737DEST_PATH_DEST_PATH_RE-G2009100736495D00041

腐蚀磨损实验：本新型耐腐蚀抗磨损金属材料实施例1-6与火电厂脱硫泵常用材料CD4M-Cu在本单位自制的腐蚀磨损试验机上做浆料(取自北京某热电厂)腐蚀磨损实验，及在恒温浴炉中做静态腐蚀实验，得到的性能比较见表2：

表2静态腐蚀及动态磨蚀性能对比

材料	静态腐蚀	腐蚀磨损
			CD4M-Cu	1	1
实施例1	0.98	1.26
			实施例2	0.98	1.25
实施例3	0.98	1.25
			实施例4	0.96	1.30
实施例5	0.95	1.28
			实施例6	0.99	1.24

由此可见，本新型耐腐蚀抗磨损金属材料在火电厂脱硫系统介质条件下的耐腐蚀抗磨损性能优于CD4M-Cu材料。

本新型耐腐蚀抗磨损金属材料由于适当提高了含碳量及加入适量的合金元素，使得材料组织中含有一定数量的合金碳化物，大大提高了本材料的抗磨损性能，虽然静态耐腐蚀性能稍有下降，但综合耐腐蚀抗磨损性能大大提高。此外，本发明材料可在中频炉中熔炼且不用使用精料，生产成本比CD4M-Cu材料降低很多。

Claims

1.一种新型耐腐蚀抗磨损金属材料，其特征在于：其组成的重量百分比为：C 0.5-1.1％、Cr 22-29％、Si 1.1-2.1％、Mn 0.5-1.1％、Ni 3.2-6％、Mo 1.5-3％、Cu 2.0-3.5％，P≤0.035％、S≤0.04％，其余为Fe。

2.根据权利要求1所述的新型耐腐蚀抗磨损金属材料，其特征在于：其组成的重量百分比为：C 0.8％、Cr 27％、Si 1.7％、Mn 0.8％、Ni 5.5％、Mo 2.1％、Cu 2.4％，P≤0.035％、S≤0.04％，其余为Fe。

3.根据权利要求1或2所述的新型耐腐蚀抗磨损金属材料，其特征在于其重量百分比的组成还含有：RE 0.01-0.1％、N 0-0.2％。

4.根据权利要求3所述的新型耐腐蚀抗磨损金属材料，其特征在于其重量百分比的组成含有：RE 0.05％、N 0.1％。