CN102134674B

CN102134674B - 一种用于抗磨高铬白口铸铁的生产方法

Info

Publication number: CN102134674B
Application number: CN201110048746A
Authority: CN
Inventors: 苏应龙; 连钠
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2031-03-01
Also published as: CN102134674A

Abstract

本发明公开了一种用于抗磨高铬白口铸铁的生产方法，属于机械加工领域。方法步骤：向高铬白口铸铁铁水中加入Mn-Fe进行预脱氧，然后加入特种变质剂，对铁水进行变质处理；然后在铁水包中加覆盖剂于铁水表面，镇静，浇注；将铸件加热到980-1020℃保温3小时，出炉油中淬火，随后加热到260℃保温6小时，空冷。本发明使高铬白口铸铁中M₇C₃型碳化物由板、条状改变成细小的团块状，呈均匀弥散分布，使铸铁的韧性成数倍的提高，使铸件在油中淬火而不开裂。使上述增加淬透性合金元素少加，从而降低了铸件成本。经变质后的高铬白口铸铁，当用钻床钻屑取样时，其铁屑为长的弯曲的卷状，而未变质者为颗粒状。

Description

一种用于抗磨高铬白口铸铁的生产方法

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种用于抗磨高铬白口铸铁的生产方法。

背景技术

自上一世纪五十年代以来，高铬白口铸铁作为一种优秀的抗磨材料，广泛地应用于工业中。该种铸铁通常控制其含碳量W(C)＝2.8∽3.2％，Cr/C≥5，其中的碳化物呈M₇C₃型，它的硬度高(HV＝1200-1600)，其形态呈板、条状分布于金属基体中；而普通白口铁及低合金白口铁，其碳化物呈M₃C型，硬度低(840-1100)，M₃C的形态呈连续蜂巢状，而塑性金属基体呈杆状分布在蜂巢中，故高铬白口铸铁的韧性比普通白口铸铁及低合金的白口铸铁高，能承受一定的冲击负荷，可用来制造球磨机的磨球、衬板，锤式破碎机的锤头，杂浆泵的过流部件等抗磨铸件。

为了保证良好的抗磨性，高铬白口铸铁件皆要进行热处理，即通过淬火处理使其金属基体呈马氏体。由于高铬白口铸铁乃是脆性材料，所以除含碳量低且铸件形状简单的少数情况可选用油及水玻璃为淬火介质外，多数情况是选用空冷作为淬火介质，即铸件从高温热处理炉中出来后在空气中冷却。表1是两家企业生产锤式破碎机锤头用的化学成分及空淬后的硬度。

表1二种锤头化学成分及硬度情况

参考文献：

1.李茂林，毛静波，鲁幼勤，熟料破碎机高韧性耐磨锤头的研制[J]，铸造，2000，9：721-724

2.赵越超，丁焕友，锤式破碎机高铬铸铁锤头的研制[J]，铸造，1999，8：40-42。

从表1中可见，为使铸件在空气中冷却条件下能淬上火，铸铁中要加入较多的能增加铸件淬透性的合金元素含量如Mo，Ni，Cu，而这些合金元素目前价格皆很贵，致使铸件成本增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种高铬白口铸铁的制备方法，使变质处理后高铬铸铁的韧性成数倍的提高，铸件可在油中淬火而不产生裂纹，可以减少Mo、Ni、Cu等合金元素的加入量，使铸件生产成本降低。

为实现上述目的，本发明采用的高铬白口铸铁的生产方法为：向高铬白口铸铁铁水中加入Mn-Fe进行预脱氧，然后加入特种变质剂，对铁水进行变质处理；然后在铁水包中加覆盖剂于铁水表面，镇静，浇注；将铸件加热到980-1020℃保温3小时，出炉油中淬火，随后加热到260℃保温6小时，空冷。

上述所述特种变质剂中各有效变质元素的质量占铁水wt％范围是：

Nb 0-0.5

B 0.05-0.3

V 0.2-2.0

Ti 0.08-0.5

Al 0.15-0.5

RE 0.10-0.5

Mg 0-0.1

余量为铁或铁与硅。

变质剂中各合金元素以铁合金形式或纯金属形式加入高铬白口铸铁铁水中。

本发明是向高铬白口铸铁铁液中加入特种变质剂，对铁液进行变质处理，使高铬白口铸铁中M₇C₃型碳化物由板、条状改变成细小的团块状，呈均匀弥散分布，致使铸铁的韧性成数倍的提高，故可使铸件在油中淬火而不开裂。采用油中淬火，可使上述增加淬透性合金元素少加，从而降低了铸件成本。经变质后的高铬白口铸铁，当用钻床钻屑取样时，其铁屑为长的弯曲的卷状，而未变质者为颗粒状。

附图说明

图1为实施例1变质前后铸铁件断口图片；

图2为实施例1变质前后铸铁的金相显微组织图片；

其中A为变质前图片。B为变质后图片。

具体实施方式

实施例1

用高铬白口铸铁制造锤式破碎机的锤头，破碎煤矿中剔出的煤矸石用以制砖；破碎鹅卵石用以筑路；以及破碎水泥熟料用的锤式破碎机。其锤头是耗量最大的磨损件，需求量大。目前用作锤头的材料有高锰钢、合金球铁、各种合金钢、高铬铸铁等，其中高铬白口铸铁因其硬度高、耐磨性好，得到了广泛的应用。根据用户反映，高铬白口铸铁锤头寿命长短不一，而且价格也相差很大。这与当前贵重合金元素Mo、Ni、Cu等价格上涨有关。

本发明选用重10kg锤头，采用组合式锤头，锤柄用低合金钢制作，锤头用高铬铸铁制作。两者用销轴螺结固定。

其除铁之外的主要化学成分(wt％)如下：

C	Cr	Si	Mn
				3.6	23	0.7	1.0

在中频感应电炉中熔化铁水，炉料化开后加Mn-Fe，进行预脱氧，调整化学成分，出炉前10min加V-Fe(Vwt％＝50)，使钒元素的加入量为铁水质量的0.3％。铁水达到1500℃时准备出炉，在出炉前3min插铝脱氧，加铝量为铁水质量的0.25％。

采用堤坝式浇包，在包坑内先加FeSiMg8RE7占铁水质量0.4％，然后加FeSiRE24占铁水质量的0.6％，再在其上加B-Fe(B wt％＝20)占铁水质量0.6％，最后加Ti-Fe(Tiwt％＝27)占铁水质量0.4％。前三者粒度25mm左右，而Ti-Fe粒度为5-10mm。

出炉铁水冲入浇包中，加覆盖剂于铁水表面，镇静、浇注。

热处理工艺：加热到1020℃保温3h，出炉油中淬火，随后加热到260℃保温6h，空冷。铸件硬度HRC：64-67，等于或略高于表1中锤头硬度。

图1是变质前后铸铁件断口图片。变质前断口平直，呈脆性材料断口；变质处理后铸件断口呈撕裂状，呈现韧性材料断口特征。

图2是变质前后铸铁的金相显微组织图片，变质处理后碳化物呈细小的颗粒状，材料韧性提高。

实施例2

在造纸工业中，纸浆通过距离极近的造纸机的动磨片和静磨片之间，其中的纸屑被磨片磨细。造纸机的磨片除铁之外的主要化学成分(wt％)如下：

C	Si	Mn	Cr
				3.4	0.8	0.8	18.5

在中频电炉中熔化铁液，炉料化开后加Mn-Fe进行预脱氧，调整化学成分，出炉前10min加V-Fe，使V的加入量为铁水质量的0.3％，加Ti-Fe，使Ti元素的加入量为铁水质量的0.15％，加B-Fe，使B元素的加入量为铁水质量的0.12％。然后加Nb-Fe，使Nb元素的加入量为铁水质量的0.2％，铁水温度达1500℃时准备出炉，出炉前3min插铝脱氧，加铝量为铁水质量的0.25％。

出炉铁水冲入浇包中，当达铁水浇包1/3高度时，向包内加混合稀土(RE的wt％＝99％)，其量为0.2％。

在铁水包中加复盖剂于铁水表面，镇静，浇注。

热处理工艺：加热到1000℃保温3h，出炉油中淬火。随后加热的260℃保温6h，空冷。铸件硬度62-64HRC。

Claims

1.一种用于抗磨高铬白口铸铁的生产方法，其特征在于，

在中频感应电炉中熔化铁水，炉料化开后加Mn-Fe，进行预脱氧，调整化学成分，出炉前10min加V-Fe，其中V-Fe中Vwt％＝50，使钒元素的加入量为铁水质量的0.3％，铁水达到1500℃时准备出炉，在出炉前3min插铝脱氧，加铝量为铁水质量的0.25％；

采用堤坝式浇包，在包坑内先加FeSiMg8RE7占铁水质量0.4％，然后加FeSiRE24占铁水质量的0.6％，再在其上加B-Fe占铁水质量0.6％，其中B-Fe中Bwt％＝20，最后加Ti-Fe占铁水质量0.4％，其中Ti-Fe中Tiwt％＝27；前三者粒度25mm，而Ti-Fe粒度为5-10mm；

出炉铁水冲入浇包中，加覆盖剂于铁水表面，镇静、浇注；

热处理工艺：加热到1020℃保温3h，出炉油中淬火，随后加热到260℃保温6h，空冷。

2.一种用于抗磨高铬白口铸铁的生产方法，其特征在于，

在中频电炉中熔化铁液，炉料化开后加Mn-Fe进行预脱氧，调整化学成分，出炉前10min加V-Fe，使V的加入量为铁水质量的0.3％，加Ti-Fe，使Ti元素的加入量为铁水质量的0.15％，加B-Fe，使B元素的加入量为铁水质量的0.12％，然后加Nb-Fe，使Nb元素的加入量为铁水质量的0.2％，铁水温度达1500℃时准备出炉，出炉前3min插铝脱氧，加铝量为铁水质量的0.25％；

出炉铁水冲入浇包中，当达铁水浇包1/3高度时，向包内加混合稀土，RE的wt％＝99％，其量为0.2％；

在铁水包中加复盖剂于铁水表面，镇静，浇注；

热处理工艺：加热到1000℃保温3h，出炉油中淬火；随后加热到260℃保温6h，空冷。