CN105714182A - 一种高韧性含铝高硼铸铁及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高韧性含铝高硼铸铁，由以下重量百分比组成：2.2～3.0％C，2.0～2.5％Si，0.6～1.0％Mn，0.3～0.5Al，1.0～2.5％B，0.15～0.25％Zr，P ＜0.04％，S ＜0.04％，余量为Fe。合金采用电炉熔炼，并经二次插铝脱氧后放置在浇包底部形成铸件，铸件经900～930℃奥氏体化并保温一定时间后，置入温度为220～250℃的盐浴中进行一次等温淬火，保温5～10分钟，然后在300～380℃的盐浴中进行二次等温淬火，保温0.5～4小时，空冷后得到奥氏体?贝氏体基体上分布碳硼铝锆化物的高韧性铸铁。

Description

一种高韧性含铝高硼铸铁及其制备方法
技术领域
本发明属冶金技术领域，具体地说是一种高韧性含铝高硼铸铁及其制备方法。
背景技术
白口铸铁是一类常用的耐磨材料，通常分为普通白口铸铁、镍硬白口铸铁和高铬白口铸铁三个阶段，在磨料磨损工况条件下具有独特的优势。最早应用的普通白口铸铁，成分中不含或只含少量的合金元素，金相组织由珠光体和M3C型共晶碳化物组成，存在硬度不高（＜HRC50）、韧性较差（<4J/cm2）的缺点。镍硬白口铸铁的出现解决了普通白口铸铁的硬度问题，使基体在铸态时就能转变为马氏体，硬度（≥HRC53）有所提高，但是共晶碳化物种类和形态基本保持不变，其韧性几乎没有变化。高铬白口铸铁的发明是白口铸铁发展史上的一个飞跃。铬元素的加入（铬含量＞12%），不但使共晶碳化物由M3C转变成显微硬度更高的M7C3，而且碳化物的形态发生很大的变化，由连续网状分布转变成为断网状的独立分布。高铬白口铸铁具有较高的硬度（≥HRC55）和韧性（7~9J/cm2）。尽管如此，高铬白口铸铁仍是一类脆性材料，在应用过程中仍存在韧性储备不足的缺点。因此，高铬白口铸铁只能应用在冲击不高的工况条件，在冲击较高时，容易产生断裂或破碎失效。普通白口铸铁、镍硬白口铸铁和高铬白口铸铁都是以碳化物为耐磨相，而碳化物几乎没有韧性，白口铸铁的韧性全部来自基体，其大小与碳化物数量、形态以及基体的性能相关，其中碳化物数量及形态起主要作用。白口铸铁韧性的提高需要形态良好的耐磨相和强韧性的基体，但以碳化物为耐磨相的白口铸铁难以同时满足这两点要求，所以其韧性的提高难以有大的突破。白口铸铁的发展似乎碰到了一个瓶颈，其发展需要新的思路来解决韧性的难题。
硼在铁中的溶解度极低（在700℃以下低于0.0004%），当加入的硼超过其溶解度时，会形成硼化物。硼化物具有较高的硬度（如Fe2B的硬度可以达到HV1200~1600，与高铬白口铸铁中碳化物硬度相当），可以用来做为耐磨相。
上个世纪80年代末，前苏联Egorov等研究了成分为4.9~5.1%B、2.85~3.10%Cr、0.85~1.00%Si，C含量分别为0.15%、0.39%、0.82%和1.2%时合金的组织、硬度和热稳定性。研究表明，低碳时，共晶化合物为Fe2B；随含碳量的增加，出现M23(C,B)6以及M3C相。随碳含量的增加，其硬度变化不大，在碳含量为0.82%~1.2%时，其热稳定性最好。前苏联Nevar等在1990年申请了成分为0.2%~0.5%C、2.1%~6.5%B、0.15%~0.60%Si、1.5%~6.0%Mn、1.0%~4.0%Co的专利，该材料具有较高的硬度和良好的韧性。但这种材料中含有价格昂贵的钴元素，未见其应用的报道。低碳高硼合金即使在铸态下也有很高的硬度，接近HRC60，这种合金有可能象镍硬白口铸铁一样不经热处理在铸态下直接使用。1991年，澳大利亚昆士兰大学的Lakeland在高铬白口铸铁的基础上，设计了称为“COBRA”的Fe-Cr-B铸铁。最初设计的“COBRA”在成分上非常类似于高铬白口铸铁，只是加入了2%左右的硼，并将碳含量降低到0.1%~0.5%。“COBRA”不但保持了高铬白口铸铁高的耐磨性能，并且高铬白口铸铁的断裂韧度从20~25MPam1/2提高到33MPam1/2，而且这类材料具有非常优良的耐热疲劳性能。
清华大学提出以Fe-B共晶替代Fe-C共晶的研究思路，于2004年率先在国内外开展了高硼铁基合金的研究工作，研究了高硼铁基合金的基本成分、组织特点和基本力学性能，研究了硼、碳以及凝固速度对组织和力学性能的影响以及铬对组织和性能的影响。此后西安交通大学以及昆明理工大学也先后对此类材料进行了研究，主要侧重点是材料的化学成分、组织性能以及耐磨性能，并尝试进行了工业实际应用。
随着现代工业的飞速发展，为满足各类工程构件和装备的需要，新材料不断涌现。同时，对传统材料的质量要求也越来越高，提高传统材料的质量、改进传统材料的制备工艺已成为当务之急。特别是对国防和国民经济发展具有战略意义的特殊材料，由于制备工艺的问题，供需矛盾更加突出，并且受到国外限制，严重影响了我国相关工业的进步和发展。在本世纪的前十年内，是我国经济持续、稳定和健康发展的关键时刻，各类新型材料的制备和应用面临着十分艰巨和严峻的形势，必须加大力度研究和开发能够促进经济发展的新型工程材料。钢铁材料具有生产规模大、易于加工、性能可靠、使用方便、价格低廉和便于回收等特点，仍是占主导地位的工程结构材料，改善钢铁材料的组织和性能一直是国内外冶金和材料工作者不断关注并力求实现的重要课题，耐磨钢铁材料的创新和发展是其中的重要组成部分。磨损是冶金、矿山、机械、电力、煤炭、石油、交通、军工等许多工业部门普遍存在并成为引起设备失效或材料破坏的一个重要原因，也是造成经济损失最多的问题之一，研究和发展新一代耐磨材料，减少金属磨损，对国民经济具有重要的意义。
目前广泛应用的耐磨材料主要有高锰钢、低合金耐磨铸钢和白口铸铁，低合金耐磨铸钢正在取代高锰钢成为主要的耐磨材料，它的韧性好，但存在硬度低和耐磨性差的不足，白口铸铁，包括高铬铸铁，具有高硬度和高耐磨性，但即使含有贵重的Mo、Ni、W、V，它的脆性仍然大，使用中易剥落甚至开裂的不足。
本发明是开发一种高韧性的高硼白口铸铁，具有生产成本低廉、强度和韧性高、淬透性好的特点，有望取代目前广泛使用的铸铁类耐磨材料。
随着贵重的铬、钼、镍、钨、钒等合金元素在钢铁材料中使用量的不断增加，价格飞速上涨，供应日趋紧张，导致现行耐磨材料生产成本不断攀升。高韧性的高硼白口铸铁是以硼为主要合金元素的新一代耐磨材料，而硼是我国富有的元素，因此可以节省贵重资源。
高韧性的高硼白口铸铁的价格低而且性能好。在普通钢铁材料中，加入适量硼，通过调节合金中硼含量和碳含量可以实现对硼化物体积百分数及基体含碳量的控制，使用先进的复合变质处理工艺和熔体净化处理工艺，使材料具有优异的耐磨性和强韧性。因此将具有很高的性能价格比和国际市场竞争力。
发明内容
本发明目的是开发一种高韧性含铝高硼白口铸铁，具有生产成本低廉、强度和韧性高、淬透性好的特点，取代目前广泛使用的铸铁类耐磨材料。
随着贵重的铬、钼、镍、钨、钒等合金元素在钢铁材料中使用量的不断增加，价格飞速上涨，供应日趋紧张，导致现行耐磨材料生产成本不断攀升。高韧性的高硼白口铸铁是以硼为主要合金元素的新一代耐磨材料，而硼是我国富有的元素，因此可以节省贵重资源。
高韧性的含铝高硼白口铸铁的价格低而且性能好。在普通钢铁材料中，加入适量硼，通过调节合金中硼含量和碳含量可以实现对硼化物体积百分数及基体含碳量的控制，使用先进的复合变质处理工艺和熔体净化处理工艺，使材料具有优异的耐磨性和强韧性。因此将具有很高的性能价格比和国际市场竞争力。
实现上述发明目的技术方案：
一种高韧性含铝高硼铸铁，由以下重量百分比组成：2.2～3.0％C，2.0～2.5％Si，0.6～1.0％Mn，0.3～0.5Al，1.0～2.5％B， 0.15～0.25％Zr，P＜0.04％，S＜0.04％，余量为Fe。
本发明的另一个目的是提供一种高韧性含铝高硼铸铁制造方法，该方法包括以下具体步骤：
(1) 将普通废铁置入感应电炉或电弧炉进行熔炼，熔炼过程中加入锰铁、硅铁，炉料熔清后用增碳剂调节碳含量；
(2) 熔体温度升高到1400～1480℃后插铝一次脱氧，铝的加入量为铸铁重量的0.15～0.3％ ；
(3) 加入铝硼锆铁中间合金，熔清扒渣后插铝进行二次脱氧；
(4) 铸铁液出炉，铸铁液直接浇注成铸件，浇注温度1350～1450℃ ；
(5) 将浇铸后的铸件去除浇冒口，置于箱式电阻炉中，经900～930℃奥氏体化，保温0.5～3小时，保温时间依据铸件壁厚确定，一般为3min/mm ；
(6) 将铸件取出直接置入温度为220～250℃的等温盐浴炉中进行一次等温淬火热处理，根据铸件的厚度不同保温时间为5～10分钟；
(7) 将铸件取出，迅速将放入温度为300～380℃的等温盐浴炉中进行二次等温淬火，根据铸件的厚度不同保温0.5～4小时，取出后进行空冷，空冷后获得基体为残余奥氏体-无碳化物贝氏体双相组织，耐磨相为呈独立分布的碳硼铝锆化物的高韧性铸铁。
其中，步骤(1) 中所述的增碳剂为废石墨电极、石墨颗粒，步骤(6)和步骤(7)中所述的等温盐浴是由质量分数为50％的硝酸钾和50％的亚硝酸钠配比而成。
铝硼锆铁中间合金是根据高韧性含铝高硼铸铁组成要求而制备的中间合金。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
(1) 本发明高韧性含铝高硼以无碳化物贝氏体和稳定的残余奥氏体双相组织为基体，以呈孤立分布的高韧性的碳硼铝锆化物为耐磨硬质相，基体具有优异的强韧性配合，同时铸铁具有良好的耐磨性能；
(2) 铸铁中硼元素、铝元素、锆元素的存在主要是为了形成高韧性碳硼铝锆化物相；
(3) 合金中添加重量百分比为2.0～2.5％的硅元素的目的主要是为了在等温淬火过程中强烈抑制碳化物析出的作用，保证热处理组织中形成无碳化物的贝氏体，组织中无碳化物的存在，可以提高铸铁的耐腐蚀性能；
(4) 本发明采用AL元素、Zr元素进行硼化物的变质处理，AL元素、锆元素的加入可在高温熔体中形成与碳硼化物有良好的共格关系的高熔点化合物，促进碳硼化物形核，达到细化碳硼化物的目的，促使碳硼化物呈孤立块状分布，同时，AL元素、锆元素的加入也可以细化铸态组织，提高铸铁的力学性能；
(5) 本发明采用两步法对合金进行等温淬火热处理，在220～250℃的等温盐浴炉中进行一次等温淬火是为了增加过冷度，提高无碳化物贝氏体的形核能力，在300～380℃的盐浴炉中进行二次等温淬火，最终将获得无碳化物贝氏体和稳定的高碳残余奥氏体；
(6) 本发明采用两步法对合金进行盐浴等温淬火，可以获得硬度≥54 HRC，冲击韧度αk≥30J/cm2，抗拉强度σb≥800MPa的含铝高硼高韧性铸铁，应用于高可靠性磨损领域的工程材料，尤其是在冶金、矿山、机械、电力、煤炭、石油、交通和军工等许多工业部门的原料开采、破碎及输送领域获得广泛应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明高明韧性含铝高硼高铸铁及其制造方法作进一步详细说明：
实施例1
一种高韧性含铝高硼铸铁，由以下重量百分比组成：2.2％C，2.2％Si，0.6％Mn，0.5Al，1.5％B，0.25％Zr，0.035％P，0.030S％，余量为Fe。
制备步骤为：按照配方比例计算称重物料
(1) 将普通废铁置入感应电炉进行熔炼，熔炼过程中加入锰铁、硅铁，炉料熔清后用增碳剂调节碳含量；
(2) 熔体温度升高到1400～1480℃后插铝一次脱氧，铝的加入量为铸铁重量的0.15～0.3％ ；
(3) 加入铝硼锆铁中间合金，熔清扒渣后插铝进行二次脱氧；
(4) 铸铁液出炉，铸铁液直接浇注成铸件，浇注温度1350～1450℃ ；
(5) 将浇铸后的铸件去除浇冒口，置于箱式电阻炉中，经900～930℃奥氏体化，保温0.5～3小时，保温时间依据铸件壁厚确定，一般为3min/mm ；
(6) 将铸件取出直接置入温度为220～250℃的等温盐浴炉中进行一次等温淬火热处理，根据铸件的厚度不同保温时间为5～10分钟；
(7) 将铸件取出，迅速将放入温度为300～380℃的等温盐浴炉中进行二次等温淬火，根据铸件的厚度不同保温0.5～4小时，取出后进行空冷，空冷后获得基体为残余奥氏体-无碳化物贝氏体双相组织，耐磨相为呈独立分布的碳硼铝锆化物的高韧性铸铁。
获得的高韧性含铝高硼铸铁，其力学性能如下：硬度为56HRC，抗拉强度为850MPa，线切割加工的10mm×10mm×55mm 标准冲击试样冲击韧性为αk=35J/cm2。在Falex 多功能摩擦磨损试验机上进行球盘试验( 对磨材料为氧化锆陶瓷球，压力10 磅)，磨损失重为6.85mg。
实施例2
一种高韧性含铝高硼铸铁，由以下重量百分比组成：2.5％C，2.0％Si，0.6％Mn，0.3Al，2.0％B，0.15％Zr，0.035％P，0.030 S％，余量为Fe。
制备步骤为：按照配方比例计算称重物料
(1) 将普通废铁置入感应电炉进行熔炼，熔炼过程中加入锰铁、硅铁，炉料熔清后用增碳剂调节碳含量；
(2) 熔体温度升高到1400～1480℃后插铝一次脱氧，铝的加入量为铸铁重量的0.15～0.3％ ；
(3) 加入铝硼锆铁中间合金，熔清扒渣后插铝进行二次脱氧；
(4) 铸铁液出炉，铸铁液直接浇注成铸件，浇注温度1350～1450℃ ；
(5) 将浇铸后的铸件去除浇冒口，置于箱式电阻炉中，经900～930℃奥氏体化，保温0.5～3小时，保温时间依据铸件壁厚确定，一般为3min/mm ；
(6) 将铸件取出直接置入温度为220～250℃的等温盐浴炉中进行一次等温淬火热处理，根据铸件的厚度不同保温时间为5～10分钟；
(7) 将铸件取出，迅速将放入温度为300～380℃的等温盐浴炉中进行二次等温淬火，根据铸件的厚度不同保温0.5～4小时，取出后进行空冷，空冷后获得基体为残余奥氏体-无碳化物贝氏体双相组织，耐磨相为呈独立分布的碳硼铝锆化物的高韧性铸铁。
获得的高韧性含铝高硼铸铁，其力学性能如下：硬度为58HRC，抗拉强度为900MPa，线切割加工的10mm×10mm×55mm 标准冲击试样冲击韧性为αk=38J/cm2。在Falex 多功能摩擦磨损试验机上进行球盘试验( 对磨材料为氧化锆陶瓷球，压力10 磅)，磨损失重为7.25mg。
实施例3
一种高韧性含铝高硼铸铁，由以下重量百分比组成：3.0％C，2.0％Si，0.6％Mn，0.5Al，1.5％B，0.35％Zr，0.035％P，0.030 S％，余量为Fe。
制备步骤为：按照配方比例计算称重物料
(1) 将普通废铁置入感应电炉进行熔炼，熔炼过程中加入锰铁、硅铁，炉料熔清后用增碳剂调节碳含量；
(2) 熔体温度升高到1400～1480℃后插铝一次脱氧，铝的加入量为铸铁重量的0.15～0.3％ ；
(3) 加入铝硼锆铁中间合金，熔清扒渣后插铝进行二次脱氧；
(4) 铸铁液出炉，铸铁液直接浇注成铸件，浇注温度1350～1450℃ ；
(5) 将浇铸后的铸件去除浇冒口，置于箱式电阻炉中，经900～930℃奥氏体化，保温0.5～3小时，保温时间依据铸件壁厚确定，一般为3min/mm ；
(6) 将铸件取出直接置入温度为220～250℃的等温盐浴炉中进行一次等温淬火热处理，根据铸件的厚度不同保温时间为5～10分钟；
(7) 将铸件取出，迅速将放入温度为300～380℃的等温盐浴炉中进行二次等温淬火，根据铸件的厚度不同保温0.5～4小时，取出后进行空冷，空冷后获得基体为残余奥氏体-无碳化物贝氏体双相组织，耐磨相为呈独立分布的碳硼铝锆化物的高韧性铸铁。
获得的高韧性含铝高硼铸铁，其力学性能如下：硬度为56HRC，抗拉强度为880MPa，线切割加工的10mm×10mm×55mm 标准冲击试样冲击韧性为αk=35J/cm2。在Falex 多功能摩擦磨损试验机上进行球盘试验( 对磨材料为氧化锆陶瓷球，压力10 磅)，磨损失重为7.15mg。
实施例4
一种高韧性含铝高硼铸铁，由以下重量百分比组成：2.5％ C，2.5％ Si，0.6％ Mn，0.3Al，2.5％ B，0.15％ Zr，0.030％P，0.030 S％，余量为Fe。
制备步骤为：按照配方比例计算称重物料
(1) 将普通废铁置入感应电炉进行熔炼，熔炼过程中加入锰铁、硅铁，炉料熔清后用增碳剂调节碳含量；
(2) 熔体温度升高到1400～1480℃后插铝一次脱氧，铝的加入量为铸铁重量的0.15～0.3％ ；
(3) 加入铝硼锆铁中间合金，熔清扒渣后插铝进行二次脱氧；
(4) 铸铁液出炉，铸铁液直接浇注成铸件，浇注温度1350～1450℃ ；
(5) 将浇铸后的铸件去除浇冒口，置于箱式电阻炉中，经900～930℃奥氏体化，保温0.5～3小时，保温时间依据铸件壁厚确定，一般为3min/mm ；
(6) 将铸件取出直接置入温度为220～250℃的等温盐浴炉中进行一次等温淬火热处理，根据铸件的厚度不同保温时间为5～10分钟；
(7) 将铸件取出，迅速将放入温度为300～380℃的等温盐浴炉中进行二次等温淬火，根据铸件的厚度不同保温0.5～4小时，取出后进行空冷，空冷后获得基体为残余奥氏体-无碳化物贝氏体双相组织，耐磨相为呈独立分布的碳硼铝锆化物的高韧性铸铁。
获得的高韧性含铝高硼铸铁，其力学性能如下：硬度为60HRC，抗拉强度为880MPa，线切割加工的10mm×10mm×55mm 标准冲击试样冲击韧性为αk=33J/cm2。在Falex 多功能摩擦磨损试验机上进行球盘试验( 对磨材料为氧化锆陶瓷球，压力10 磅)，磨损失重为6.85mg。
实施例5
一种高韧性含铝高硼铸铁，由以下重量百分比组成：2.2％C，2.5％Si，0.6％Mn，0.5Al，1.5％B，0.25％Zr，0.035％P，0.030 S％，余量为Fe。
制备步骤为：按照配方比例计算称重物料
(1) 将普通废铁置入感应电炉进行熔炼，熔炼过程中加入锰铁、硅铁，炉料熔清后用增碳剂调节碳含量；
(2) 熔体温度升高到1400～1480℃后插铝一次脱氧，铝的加入量为铸铁重量的0.15～0.3％ ；
(3) 加入铝硼锆铁中间合金，熔清扒渣后插铝进行二次脱氧；
(4) 铸铁液出炉，铸铁液直接浇注成铸件，浇注温度1350～1450℃ ；
(5) 将浇铸后的铸件去除浇冒口，置于箱式电阻炉中，经900～930℃奥氏体化，保温0.5～3小时，保温时间依据铸件壁厚确定，一般为3min/mm ；
(6) 将铸件取出直接置入温度为220～250℃的等温盐浴炉中进行一次等温淬火热处理，根据铸件的厚度不同保温时间为5～10分钟；
(7) 将铸件取出，迅速将放入温度为300～380℃的等温盐浴炉中进行二次等温淬火，根据铸件的厚度不同保温0.5～4小时，取出后进行空冷，空冷后获得基体为残余奥氏体-无碳化物贝氏体双相组织，耐磨相为呈独立分布的碳硼铝锆化物的高韧性铸铁。
获得的高韧性含铝高硼铸铁，其力学性能如下：硬度为55HRC，抗拉强度为920MPa，线切割加工的10mm×10mm×55mm 标准冲击试样冲击韧性为αk=37J/cm2。在Falex 多功能摩擦磨损试验机上进行球盘试验( 对磨材料为氧化锆陶瓷球，压力10 磅)，磨损失重为6.95mg。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范
围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高韧性含铝高硼铸铁，由以下重量百分比组成：2.2～3.0％ C，2.0～2.5％ Si，0.6～1.0％Mn，0.3～0.5Al，1.0～2.5％ B， 0.15～0.25％ Zr，P ＜0.04％，S ＜0.04％，余量为Fe。
2.权利要求1所述的高韧性含铝高硼铸铁制造方法，该方法包括以下步骤：
(1) 将普通废铁置入感应电炉或电弧炉进行熔炼，熔炼过程中加入锰铁、硅铁，炉料熔清后用增碳剂调节碳含量；
(2) 熔体温度升高到1400～1480℃后插铝一次脱氧，铝的加入量为铸铁重量的0.15～0.3％ ；
(3) 加入铝硼锆铁中间合金，熔清扒渣后插铝进行二次脱氧；
(4) 铸铁液出炉，铸铁液直接浇注成铸件，浇注温度1350～1450℃ ；
(5) 将浇铸后的铸件去除浇冒口，置于箱式电阻炉中，经900～930℃奥氏体化，保温0.5～3 小时，保温时间依据铸件壁厚确定，一般为3min/mm ；
(6) 将铸件取出直接置入温度为220～250℃的等温盐浴炉中进行一次等温淬火热处理，根据铸件的厚度不同保温时间为5～10分钟；
(7) 将铸件取出，迅速将放入温度为300～380℃的等温盐浴炉中进行二次等温淬火，根据铸件的厚度不同保温0.5～4小时，取出后进行空冷，空冷后获得基体为残余奥氏体-无碳化物贝氏体双相组织，耐磨相为呈独立分布的碳硼铝锆化物的高韧性铸铁。
3.根据权利要求2所述的高韧性含铝高硼铸铁制造方法，其特征在于步骤(1)中所述的增碳剂为废石墨电极、石墨颗粒。
4.根据权利要求2所述的高韧性含铝高硼铸铁制造方法，其特征在于步骤(6)和步骤(7)中所述的等温盐浴是由质量分数为50％的硝酸钾和50％的亚硝酸钠配比而成。
5.根据权利要求2所述的高韧性含铝高硼铸铁制造方法，其特征在于铝硼锆铁中间合金是根据高韧性含铝高硼铸铁组成而制备的中间合金。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108342565A (zh) * 2018-02-28 2018-07-31 武汉理工大学 一种改善轴承套圈淬火变形的二次淬火热处理工艺
CN113756118A (zh) * 2020-06-04 2021-12-07 南通华严磨片有限公司 一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1624180A (zh) * 2004-12-15 2005-06-08 宁波浙东精密铸造有限公司 高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法
CN101979695A (zh) * 2010-11-17 2011-02-23 昆明理工大学 一种无铬高硼铁基铸造合金及制备方法
CN102327794A (zh) * 2011-08-05 2012-01-25 昆明理工大学 一种无Cr高硼铁基耐磨双液双金属复合锤头及其制备方法
CN103627982A (zh) * 2013-11-11 2014-03-12 马鞍山市恒毅机械制造有限公司 一种高硼强耐磨锤头用合金材料及其制备方法
CN104024449A (zh) * 2011-08-17 2014-09-03 马勒发动机零部件巴西有限公司 气缸套和铸铁合金

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1624180A (zh) * 2004-12-15 2005-06-08 宁波浙东精密铸造有限公司 高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法
CN101979695A (zh) * 2010-11-17 2011-02-23 昆明理工大学 一种无铬高硼铁基铸造合金及制备方法
CN102327794A (zh) * 2011-08-05 2012-01-25 昆明理工大学 一种无Cr高硼铁基耐磨双液双金属复合锤头及其制备方法
CN104024449A (zh) * 2011-08-17 2014-09-03 马勒发动机零部件巴西有限公司 气缸套和铸铁合金
CN103627982A (zh) * 2013-11-11 2014-03-12 马鞍山市恒毅机械制造有限公司 一种高硼强耐磨锤头用合金材料及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108342565A (zh) * 2018-02-28 2018-07-31 武汉理工大学 一种改善轴承套圈淬火变形的二次淬火热处理工艺
CN113756118A (zh) * 2020-06-04 2021-12-07 南通华严磨片有限公司 一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片
CN113756118B (zh) * 2020-06-04 2023-09-15 南通华严磨片有限公司 一种添加半金属的强韧高铬铸铁磨片

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