CN1056901A - 高硅碳比中铬白口铸铁及制造方法 - Google Patents

高硅碳比中铬白口铸铁及制造方法 Download PDF

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李卫
朴东学
孙超英
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Abstract

本发明高硅碳比中铬白口铸铁是一种成本低，综 合力学性能和抗磨性能好的新型抗磨材料，与现在国 内外广泛应用的高铬白口铸铁(Cr15％左右)相比， 含贵重金属Cr量少，可以明显降低成本，同时本发 明是高硅碳比并具有复相基体组织：马氏体+贝氏体 +奥氏体，而共晶碳化物中(Cr，Fe)7C3占95％左右， 因此在冲击载荷、高应力磨料磨损领域中的抗磨性能 尤其是湿态磨料磨损中的抗磨性能优于上述高铬白 口铸铁，有极广泛的应用前景。

Description

本发明高硅碳比中铬白口铸铁及制造方法所属技术领域为抗磨白口铸铁。
铬系抗磨白口铸铁在国内外已取得许多研究成果，应用比较广泛的是铬碳比不大于4，硅小于1.0%的马氏体基体高铬白口铸铁（Cr15%左右）。目前，与本发明比较接近的现有技术是：“改善高铬白口铸铁韧性，扩大其应用范围的研究”《铸造》198610。这种高铬白口铸铁的成份范围（重量）是：C  1.8-3.0%;Si  0.6-2.3%;Cr  14-16%;Mn  0.5-2.5%;Mo  0-3.0%;Cu  0.5-0.8%;Ti  0.03-0.2%;V  0.2-0.4%。通常热处理工艺是930-980℃空淬并经250-300℃回火。它的金相组织为：回火马氏体+残余奥氏体+共晶碳化物+二次碳化物。这种材料抗磨性比较优异，主要用于水泥球磨机磨球、衬板（中、小磨机），搅拌机铲片等。其不足之处是含合金量较多，尤其是昂贵的Cr量高，因而成本高。而且在较大冲击载荷的磨料磨损特别是湿态磨料磨损工况中抗磨性还不够高。
本发明的目的是为抗磨材料领域增添一种性能好，成本低的新型抗磨材料-高硅碳比中铬白口铸铁。
首先是其降低了Cr的含量，可以明显的降低成本。同时，由于本发明是高硅碳比，复相基体，且（Cr，Fe）7C3占95%左右的抗磨白口铸铁，因此冲击载荷、高应力磨料磨损领域中的抗磨性能，尤其是湿态磨料磨损中的抗磨性能优于目前国内外广泛应用，占统治地位马氏体基本高铬白口铸铁（Cr15%左右）。
本发明的内容：本发明化学成份高硅碳比的范围是：Si/C＝0.45-1.0;化学成份范围是（重量）：C 2.2-3.3%;Si 1.0-3.0%;Cr 7.0-9.5%;Mn 0.3-1.0%;Mo 0-3.0%;Cu 0-1.5%;余为Fe。其热处理工艺为：将上述成份的高硅碳比中铬白口铸铁由室温升至940-1040℃，然后保温，其保温时间按铸件厚度计算（厚度每增加20mm-30mm，保温时间增加1小时）。然后淬入220℃-400℃硝盐盐浴等温1-6小时，最后出盐浴炉空冷。获得的复相组织：马氏体（M）+贝氏体（B）+奥氏体（A）+共晶碳化物（其中95%左右为（Cr，Fe）7C3，其余为（Fe，Cr）3C+二次碳化物。
本发明的机械性能指标：aK7-13J/cm2，HRC55-62。综合机械性能与高铬白口铸铁（Cr15%左右）相当。
本发明的优点：在冲击载荷、高应力磨料磨损工况中特别是湿态磨料磨损工况条件下，高硅碳比中铬白口铸铁的抗磨性能明显高于马氏体基高铬白口铸铁（Cr15%左右）。例如1.5m金矿球磨机磨球抗磨性比高铬铸铁提高近一倍。
目前国外有一定应用的镍硬4号白口铸铁（Cr9%，Ni5%）的铬量也属于中铬范围，但因该材料Ni的含量高，成本很高，在我国应用的很少。我国1987年4月《西安交通大学学报》（Vol21，No2）P97-108刊登了文献“中铬铸铁的研制”。该材质能够较好的代替镍硬4号白口铸铁，且成本下降。其成份范围是：C2.6-3.2%;Si＜0.8%;Cr8.0-10%;Mn1.5-2.0%;Mo0.3-0.5%;Cu2.0-3.0%;Al0.2-0.3%。热处理工艺是880-920℃空淬，在280-350℃回火。其机械性能：ak6.86-9.31J/cm2，HRC55-65。
因为本发明高硅碳比中铬白口铸铁经等温淬火（中温转变）得到的组织为复相组织：马氏体+贝氏体+奥氏体+共晶碳化物（其中95%左右是（Cr，Fe）7C3，远远高于上述中铬铸铁）+二次碳化物。因此，抗磨性也就大大提高。用上述中铬铸铁和本发明高硅碳比中铬铸铁在试验室做三体磨料磨损试验，结果上述中铬铸铁的抗磨性不如本发明。
本发明的金相组织如图1（500倍），电镜复型组织如图2。
实施例：成份为重量%，工艺如前所述。
编号 Si/C C Si Cr Mn Mo Cu a＊k（J/2 cm） HRC
1  0.51  3.0  1.54  9.2  0.5  0  1.37  9.0  56
2  0.732  2.2  1.61  9.39  0.45  1.31  0.51  1.20  58
3  0.92  2.98  2.76  8.9  0.46  1.95  0  8.7  55
以上三项的抗磨性（冲击载荷、高应力磨料磨损）均高于高铬铸铁（Cr15%左右）。
＊冲击韧性试验样20×20×110mm

Claims (2)

1、铬系白口铸铁，其特征在于是高硅碳比中铬白口铸铁，它具有高硅碳比的成份：Si/C=0.45-1.0；化学成份范围是(重量)：C2.2-3.3%；Si1.0-3.0%；Cr7.0-9.5%；Mn0.3-1.0%；Mo0-3.0%；Cu0-1.5%；余为Fe。
2、如权利要求1所述的高硅碳比中铬白口铸铁，其热处理工艺为：将上述成份的高硅碳比中铬白口铸铁，由室温升至940-1040℃，然后保温，其保温时间按铸件厚度计算（厚度每增加20mm-30mm，保温时间增加1小时），然后淬入220℃-400℃硝盐盐浴等温1-6小时后空冷，获得的复相组织：马氏体（M）+贝氏体（B）+奥氏体（A）+共晶碳化物（其中95%左右为（Cr，Fe）7C3，其余为（Fe，Cr）3C+二次碳化物。
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