CN104131219A - 一种高铬铸铁铸件 - Google Patents

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Abstract

本发明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—3.1％、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。本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，相当于HT450铸件的性能；在产品设计过程中，可以减小壁厚，铸件减重，节约成本，使用寿命提高了1.5—2倍。

Description

一种高铬铸铁铸件
技术领域
本发明涉及一种高铬铸铁铸件。
背景技术
高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称，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。
高铬铸铁属金属耐磨材料、抗磨铸铁类铬系抗磨铸铁的一个重要分支，是继普通白口铸铁、镍硬铸铁而发展起来的第三代白口铸铁。早在1917年就出现了第一个高铬铸铁专利。高铬铸铁一般泛指含Cr量在11-30％之间，含C量在2.0-3.6％之间的合金白口铸铁。
铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经抛丸、打磨等，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。
在中国专利申请号：201210144211.3中公开了一种高炉-中频炉双联生产HT200、HT250铸件的工艺方法。改进了短流程生产工艺。高炉-中频炉双联生产HT200、HT250铸件的工艺方法，按如下工艺步骤实现：高炉熔炼步骤，中频炉调质调温步骤，孕育处理步骤，铸件浇注步骤；孕育处理步骤中所用孕育剂为硅钡合金孕育剂，含硅60-65％、钙1.5-3.0％、钡4-6％、铝1.0-1.5％、锰8-11％，其余为铁，其中各成份的含量皆为质量比。工艺成熟，技术先进，具有节能、减排、环保等优点，可以应用在各种同牌号机床灰铸铁件及其它机械零部件毛坯的生产领域。该技术方案中孕育剂含钡过多，不能发挥孕育作用，孕育剂中钡的含量质量分数超过3％是没有必要的。
设计高铬铸铁各成分的基本原则：
①采用亚共晶成分，最好控制在接近共晶成分，越接近越好；
②应确保共晶碳化物为M7C3；
③共晶碳化物数量(含量)适宜；
④耐磨性与使用工况所要求的韧性应达到最佳配合；
⑤有足够的淬透性，空淬时不出现珠光体及索氏体等高温转变组织。
现有技术中的高铬铸铁铸件的配方有待改进，制备方法有待优化。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种高铬铸铁铸件，机械性能好，使用寿命长。
为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
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—3.1％、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。
优选的，由如下成分及其质量百分比组成：C：3.06—3.1％、Mn：0.77—0.8％、Si：0.62—0.7％、Cr：10.6—10.9％、B：1.25—1.4％、Cu：0.085—0.1％、V：1.25—1.4％、Ni：0.06—0.075％、P：≤0.02％、S：≤0.02％，余量为Fe。
优选的，由如下成分及其质量百分比组成：C：3.06％、Mn：0.78％、Si：0.65％、Cr：10.6％、B：1.35％、Cu：0.085％、V：1.3％、Ni：0.06％、P：0.01％、S：0.02％，余量为Fe。
优选的，由如下成分及其质量百分比组成：C：3.08％、Mn：0.77％、Si：0.62％、Cr：10.9％、B：1.25％、Cu：0.095％、V：1.25％、Ni：0.075％、P：0.02％、S：0.01％，余量为Fe。
高铬铸铁铸件的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉熔炼；并现在炉内底部铺设一层石灰、氟石，石灰：氟石＝4:1(重量比)，石灰的重量为金属料重量的1％；加入废钢和生铁熔清，先用珍珠砂覆盖液面，温度为1540—1545℃时加入锰铁；温度为1555—1570℃时加入硅铁、铬铁调整成分，出铁前7—9分钟加入硼铁进行变质处理，沉淀脱氧处理；
(3)将铁水倒入钢包，温度1440—1450℃；加入钢包覆盖剂；
(4)向钢包中加入保温聚渣剂覆盖液面，并镇静8—10分钟，再进行扒渣处理，用铝条进行终脱氧处理；
(5)浇铸：温度为1370—1380℃；
(6)淬火处理：200℃以下装炉，以40℃/h的速率加热至900℃，在温度为900—920℃时，保温1.3—1.4小时；在温度为1010—1030℃时，保温1.2—1.3小时，然后空淬；
(7)回火处理：以30℃/h的速率加热至240℃，在温度为240—250℃时，保温1.2—1.4小时，在温度为480—500℃时，保温1.2—1.3小时，然后冷却至室温。
优选的，浇铸时长为7—9分钟，浇铸时，砂型温度控制在240—250℃。
对高铬铸铁而言，淬火态的耐磨性优于铸态，无论是淬火态或铸态,其耐磨性先是随含碳量增加而提高，当含碳量达到3.1％时耐磨性最佳，进一步提高含碳量耐磨性逐渐降低。铬量决定碳化物类型,高铬铸铁具有优越的耐磨性主要是显微组织中含有较多的M7C3碳化物所致。在碳化物与耐磨性关系中,耐磨性也是先随碳化物量增加而提高,当碳化物量增加到30％时,耐磨性的提高就不明显了。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本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，相当于HT450铸件的性能；在产品设计过程中，可以减小壁厚，铸件减重，节约成本，使用寿命提高了1.5—2倍。
具体实施方式
下面对本发明做进一步说明：
实施例1：
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％、Mn：0.8％、Si：0.6％、Cr：11％、B：1.2％、Cu：0.1％、V：1.2％、Ni：0.08％、P：0.01％、S：0.02％，余量为Fe。
高铬铸铁铸件的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉熔炼；并现在炉内底部铺设一层石灰、氟石，石灰：氟石＝4:1(重量比)，石灰的重量为金属料重量的1％；加入废钢和生铁熔清，先用珍珠砂覆盖液面，温度为1540℃时加入锰铁；温度为1570℃时加入硅铁、铬铁调整成分，出铁前7分钟加入硼铁进行变质处理，沉淀脱氧处理；
(3)将铁水倒入钢包，温度1450℃；加入钢包覆盖剂；
(4)向钢包中加入保温聚渣剂覆盖液面，并镇静8分钟，再进行扒渣处理，用铝条进行终脱氧处理；
(5)浇铸：温度为1380℃，浇铸时长为7分钟，浇铸时，砂型温度控制在250℃；
(6)淬火处理：200℃以下装炉，以40℃/h的速率加热至900℃，在温度为900℃时，保温1.4小时；在温度为1010℃时，保温1.3小时，然后空淬；
(7)回火处理：以30℃/h的速率加热至240℃，在温度为240℃时，保温1.4小时，在温度为480℃时，保温1.3小时，然后冷却至室温。
实施例2：
一种高铬铸铁铸件，由如下成分及其质量百分比组成：C：3.1％、Mn：0.76％、Si：0.7％、Cr：10.6％、B：1.4％、Cu：0.08％、V：1.4％、Ni：0.06％、P：0.02％、S：0.01％，余量为Fe。
高铬铸铁铸件的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉熔炼；并现在炉内底部铺设一层石灰、氟石，石灰：氟石＝4:1(重量比)，石灰的重量为金属料重量的1％；加入废钢和生铁熔清，先用珍珠砂覆盖液面，温度为1545℃时加入锰铁；温度为1555℃时加入硅铁、铬铁调整成分，出铁前9分钟加入硼铁进行变质处理，沉淀脱氧处理；
(3)将铁水倒入钢包，温度1440℃；加入钢包覆盖剂；
(4)向钢包中加入保温聚渣剂覆盖液面，并镇静10分钟，再进行扒渣处理，用铝条进行终脱氧处理；
(5)浇铸：温度为1370℃，浇铸时长为9分钟，浇铸时，砂型温度控制在240℃；
(6)淬火处理：200℃以下装炉，以40℃/h的速率加热至900℃，在温度为920℃时，保温1.3小时；在温度为1030℃时，保温1.2小时，然后空淬；
(7)回火处理：以30℃/h的速率加热至240℃，在温度为250℃时，保温1.2小时，在温度为500℃时，保温1.2小时，然后冷却至室温。
实施例3：
一种高铬铸铁铸件，由如下成分及其质量百分比组成：C：3.07％、Mn：0.78％、Si：0.65％、Cr：10.8％、B：1.3％、Cu：0.09％、V：1.3％、Ni：0.07％、P：0.01％、S：0.015％，余量为Fe。
高铬铸铁铸件的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉熔炼；并现在炉内底部铺设一层石灰、氟石，石灰：氟石＝4:1(重量比)，石灰的重量为金属料重量的1％；加入废钢和生铁熔清，先用珍珠砂覆盖液面，温度为1542℃时加入锰铁；温度为1560℃时加入硅铁、铬铁调整成分，出铁前8分钟加入硼铁进行变质处理，沉淀脱氧处理；
(3)将铁水倒入钢包，温度1445℃；加入钢包覆盖剂；
(4)向钢包中加入保温聚渣剂覆盖液面，并镇静9分钟，再进行扒渣处理，用铝条进行终脱氧处理；
(5)浇铸：温度为1375℃，浇铸时长为8分钟，浇铸时，砂型温度控制在245℃；
(6)淬火处理：170—190℃装炉，以40℃/h的速率加热至900℃，在温度为910℃时，保温1.35小时；在温度为1020℃时，保温1.25小时，然后空淬；
(7)回火处理：以30℃/h的速率加热至240℃，在温度为245℃时，保温1.3小时，在温度为490℃时，保温1.25小时，然后冷却至室温。
实施例4：
一种高铬铸铁铸件，由如下成分及其质量百分比组成：C：3.06％、Mn：0.78％、Si：0.65％、Cr：10.6％、B：1.35％、Cu：0.085％、V：1.3％、Ni：0.06％、P：0.01％、S：0.02％，余量为Fe。
高铬铸铁铸件的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉熔炼；并现在炉内底部铺设一层石灰、氟石，石灰：氟石＝4:1(重量比)，石灰的重量为金属料重量的1％；加入废钢和生铁熔清，先用珍珠砂覆盖液面，温度为1544℃时加入锰铁；温度为1565℃时加入硅铁、铬铁调整成分，出铁前7分钟加入硼铁进行变质处理，沉淀脱氧处理；
(3)将铁水倒入钢包，温度1448℃；加入钢包覆盖剂；
(4)向钢包中加入保温聚渣剂覆盖液面，并镇静8分钟，再进行扒渣处理，用铝条进行终脱氧处理；
(5)浇铸：温度为1372℃，浇铸时长为9分钟，浇铸时，砂型温度控制在248℃；
(6)淬火处理：200℃以下装炉，以40℃/h的速率加热至900℃，在温度为905℃时，保温1.35小时；在温度为1015℃时，保温1.28小时，然后空淬；
(7)回火处理：以30℃/h的速率加热至240℃，在温度为248℃时，保温1.2小时，在温度为495℃时，保温1.25小时，然后冷却至室温。
实施例5：
一种高铬铸铁铸件，由如下成分及其质量百分比组成：C：3.08％、Mn：0.77％、Si：0.62％、Cr：10.9％、B：1.25％、Cu：0.095％、V：1.25％、Ni：0.075％、P：0.02％、S：0.01％，余量为Fe。
高铬铸铁铸件的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉熔炼；并现在炉内底部铺设一层石灰、氟石，石灰：氟石＝4:1(重量比)，石灰的重量为金属料重量的1％；加入废钢和生铁熔清，先用珍珠砂覆盖液面，温度为545℃时加入锰铁；温度为1560℃时加入硅铁、铬铁调整成分，出铁前9分钟加入硼铁进行变质处理，沉淀脱氧处理；
(3)将铁水倒入钢包，温度1440℃；加入钢包覆盖剂；
(4)向钢包中加入保温聚渣剂覆盖液面，并镇静10分钟，再进行扒渣处理，用铝条进行终脱氧处理；
(5)浇铸：温度为1370℃，浇铸时长为9分钟，浇铸时，砂型温度控制在240—250℃；
(6)淬火处理：200℃以下装炉，以40℃/h的速率加热至900℃，在温度为900℃时，保温11.4小时；在温度为1010℃时，保温1.3小时，然后空淬；
(7)回火处理：以30℃/h的速率加热至240℃，在温度为240℃时，保温1.2小时，在温度为480℃时，保温1.2小时，然后冷却至室温。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种高铬铸铁铸件，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述的高铬铸铁铸件，其特征在于：由如下成分及其质量百分比组成：C：3.06—3.1％、Mn：0.77—0.8％、Si：0.62—0.7％、Cr：10.6—10.9％、B：1.25—1.4％、Cu：0.085—0.1％、V：1.25—1.4％、Ni：0.06—0.075％、P：≤0.02％、S：≤0.02％，余量为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的高铬铸铁铸件，其特征在于：由如下成分及其质量百分比组成：C：3.06％、Mn：0.78％、Si：0.65％、Cr：10.6％、B：1.35％、Cu：0.085％、V：1.3％、Ni：0.06％、P：0.01％、S：0.02％，余量为Fe。
4.根据权利要求1或2所述的高铬铸铁铸件，其特征在于：由如下成分及其质量百分比组成：C：3.08％、Mn：0.77％、Si：0.62％、Cr：10.9％、B：1.25％、Cu：0.095％、V：1.25％、Ni：0.075％、P：0.02％、S：0.01％，余量为Fe。
5.根据权利要求1或2所述的高铬铸铁铸件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备砂型；
(2)原料熔炼：采用中频感应炉熔炼；并现在炉内底部铺设一层石灰、氟石，石灰：氟石＝4:1(重量比)，石灰的重量为金属料重量的1％；加入废钢和生铁熔清，先用珍珠砂覆盖液面，温度为1540—1545℃时加入锰铁；温度为1555—1570℃时加入硅铁、铬铁调整成分，出铁前7—9分钟加入硼铁进行变质处理，沉淀脱氧处理；
(3)将铁水倒入钢包，温度1440—1450℃；加入钢包覆盖剂；
(4)向钢包中加入保温聚渣剂覆盖液面，并镇静8—10分钟，再进行扒渣处理，用铝条进行终脱氧处理；
(5)浇铸：温度为1370—1380℃；
(6)淬火处理：200℃以下装炉，以40℃/h的速率加热至900℃，在温度为900—920℃时，保温1.3—1.4小时；在温度为1010—1030℃时，保温1.2—1.3小时，然后空淬；
(7)回火处理：以30℃/h的速率加热至240℃，在温度为240—250℃时，保温1.2—1.4小时，在温度为480—500℃时，保温1.2—1.3小时，然后冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的高铬铸铁铸件的制备方法，其特征在于：浇铸时长为7—9分钟，浇铸时，砂型温度控制在240—250℃。
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