CN105821336A - 一种多元合金耐磨衬板及其铸造方法 - Google Patents

一种多元合金耐磨衬板及其铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多元合金耐磨衬板及其铸造方法，涉及耐磨衬板技术领域，其含有的化学元素如下：C、Mn、Cr、Si、Zr、V、Cu、Nb、Ti、Re、Al、S、P、余量为Fe及不可避免的杂质，本发明制得的多元合金耐磨衬板硬度高、耐磨、耐高温，同时韧性较好，耐冲击性好，本发明还提供了多元合金耐磨衬板的铸造方法，该方法先进，包括：铸铁熔炼与浇注、衬板铸件出箱与清理、衬板铸件热处理与终检；制成的多元合金耐磨衬板综合力学性能优异，使用寿命长，具有广阔的性价比竞争空间。

Description

一种多元合金耐磨衬板及其铸造方法
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，具体涉及一种多元合金耐磨衬板及其铸造方法。
背景技术
随着国民经济的深入发展，新技术，新设备，新材料越来越为人们所关注。根据我国冶金、建材、电力、农机、煤炭等五个系统的统计加上机械部门汽车、拖拉机、工程机械的不完全统计，我国每年消耗金属耐磨材料约达300万吨以上。如果应用摩擦磨损理论防止和减轻摩擦磨损，每年可节约150亿美元。因此人们越来越重视金属耐磨材料的发展和应用。改革开放30多年来，我国广大科技工作者与生产实践相结合，针对我国设备磨损的具体工况条件和国内资源情况，研制出多种新型耐磨材料。大体分为改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢系列；高、中、低碳耐磨合金钢系列；铬系抗磨白口合金铸球系列；锰系、硼系抗磨白口合金铸球及马氏体、贝氏体抗磨球墨合金铸球；不同方法生产的双金属复合耐磨材料；表面技术处理的耐磨材料等等。
国内外衬板材料的生产和应用经过了30多年的发展，先后经历了高锰钢、普通白口铸铁、镍硬铸铁、铸铁到改性高锰钢和各种通过淬火回火工艺冶炼的中低合金钢等几种材质的发展阶段。在所述几种材质中，高锰钢应用广泛，但多限于冲击大、应力高、磨料硬的情况下而且其屈服强度低、易于变形。普通白口铸铁和低合金白口铸铁碳化物硬度低，碳化物呈连续状分布，脆性大，使用中易剥落甚至开裂。铸铁组织中含有超过20％的高硬度共晶碳化物，具有优异的耐磨性，但有合金元素含量高、生产成本高及高温热处理易变形和开裂的不足。低、中合金耐磨钢是以硅、锰为基础，加入铬、钼、镍以及其它微量元素而发展起来的，具有较好的强韧性，低、中冲击载荷下的耐磨性优于高锰钢，但存在淬透性和淬硬性低的不足，耐磨性较差。反击式破碎机衬板一般采取高锰钢和铸铁，但同样存在上述易变形、耐磨性差、使用寿命短等问题，因此，开发生产工艺简单、成本低、强韧性高、淬透性与淬硬性好，且无污染耐磨衬板，取代目前广泛使用的普通钢铁耐磨材料，具有重要的意义。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种多元合金耐磨衬板及其铸造方法，铸造方法简单、成本低，制得的衬板强韧性高、淬透性与淬硬性好，且为无污染耐磨衬板。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种多元合金耐磨衬板，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.3～1.5％、Mn：6.75～8.32％、Cr：10.28～12.55％、Si：0.25～0.39％、Zr：0.15～0.5％、V：0.05～0.17％、Cu：0.36～0.55％、Nb：0.13～0.27％、Ti：0.09～0.18％、Re：0.04～0.06％、Al：0.2～0.4％、S：≤0.06％、P：≤0.06％、余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，所述多元合金耐磨衬板含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.4～1.5％、Mn：6.89～8.22％、Cr：10.50～12.30％、Si：0.29～0.35％、Zr：0.21～0.45％、V：0.09～0.15％、Cu：0.42～0.53％、Nb：0.18～0.24％、Ti：0.12～0.17％、Re：0.04～0.05％、Al：0.2～0.3％、S：≤0.04％、P：≤0.04％、余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，所述多元合金耐磨衬板含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.4％、Mn：7.56％、Cr：11.55％、Si：0.31％、Zr：0.36％、V：0.11％、Cu：0.46％、Nb：0.20％、Ti：0.13％、Re：0.05％、Al：0.3％、S：≤0.06％、P：≤0.06％、余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，所述多元合金耐磨衬板含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.42％、Mn：7.03％、Cr：11.01％、Si：0.29％、Zr：0.43％、V：0.14％、Cu：0.38％、Nb：0.23％、Ti：0.16％、Re：0.04％、Al：0.4％、S：≤0.06％、P：≤0.06％、余量为Fe及不可避免的杂质。
一种多元合金耐磨衬板的铸造方法，包括如下步骤：
S1、铸铁熔炼：按组成原料的重量百分比称取C、Mn、Cr、Si、Zr、V、Cu、Nb、Ti、Re、Al、S、P、Fe及不可避免的杂质，然后加入中频电炉熔炼，进行脱氧处理，至1450～1550℃出炉，得到铁水；
S2、浇注：采用底注式铁水包浇注，铁水浇注温度为1400℃～1450℃，浇注时，砂箱内的真空负压度为-0.04MPa～-0.065MPa，保持5～6min后调为-0.028MPa～-0.032MPa，保持12～15min后，泄压；
S3、衬板铸件出箱与清理：耐磨衬板浇注完毕后在砂箱内保温5～6h，然后出箱空冷；铸件冷至室温状态清除浇注系统，并进行表面质量的初检；
S4、衬板铸件热处理与终检：将步骤S3制得的衬板铸件进行热处理，将衬板铸件放入电炉加热到780～900℃，并作保温处理，出炉750-850℃，用水基淬火液进行淬火处理，再200～250℃回火6～7h，出炉空冷，得到合金耐磨衬板。
优选的，步骤S2所述砂箱内的真空负压度为-0.05MPa。
(三)有益效果
本发明提供一种多元合金耐磨衬板及其铸造方法，本发明制得的多元合金耐磨衬板硬度高、耐磨、耐高温，同时韧性较好，耐冲击性好，本发明还提供了多元合金耐磨衬板的铸造方法，该方法先进，包括：铸铁熔炼与浇注、衬板铸件出箱与清理、衬板铸件热处理与终检；制成的多元合金耐磨衬板综合力学性能优异，使用寿命长，具有广阔的性价比竞争空间。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例多元合金耐磨衬板，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.3％、Mn：6.75％、Cr：10.28％、Si：0.25％、Zr：0.15％、V：0.05％、Cu：0.36％、Nb：0.13％、Ti：0.09％、Re：0.04％、Al：0.2％、S：≤0.06％、P：≤0.06％、余量为Fe及不可避免的杂质。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，铸造方法包括以下步骤：
S1、铸铁熔炼：按组成原料的重量百分比称取C、Mn、Cr、Si、Zr、V、Cu、Nb、Ti、Re、Al、S、P、Fe及不可避免的杂质，然后加入中频电炉熔炼，进行脱氧处理，至1450℃出炉，得到铁水；
S2、浇注：采用底注式铁水包浇注，铁水浇注温度为1400℃℃，浇注时，砂箱内的真空负压度为-0.04MPa，保持5min后调为-0.028MPa，保持12后，泄压；
S3、衬板铸件出箱与清理：耐磨衬板浇注完毕后在砂箱内保温5h，然后出箱空冷；铸件冷至室温状态清除浇注系统，并进行表面质量的初检；
S4、衬板铸件热处理与终检：将步骤S3制得的衬板铸件进行热处理，将衬板铸件放入电炉加热到780℃，并作保温处理，出炉750℃，用水基淬火液进行淬火处理，再200℃回火6h，出炉空冷，得到合金耐磨衬板。
实施例2：
本实施例多元合金耐磨衬板，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.5％、Mn：8.32％、Cr：12.55％、Si：0.39％、Zr：0.5％、V：0.17％、Cu：0.55％、Nb：0.27％、Ti：0.18％、Re：0.06％、Al：0.4％、S：≤0.06％、P：≤0.06％、余量为Fe及不可避免的杂质。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，铸造方法包括以下步骤：
S1、铸铁熔炼：按组成原料的重量百分比称取C、Mn、Cr、Si、Zr、V、Cu、Nb、Ti、Re、Al、S、P、Fe及不可避免的杂质，然后加入中频电炉熔炼，进行脱氧处理，至1550℃出炉，得到铁水；
S2、浇注：采用底注式铁水包浇注，铁水浇注温度为1450℃，浇注时，砂箱内的真空负压度为-0.065MPa，保持6min后调为-0.032MPa，保持15min后，泄压；
S3、衬板铸件出箱与清理：耐磨衬板浇注完毕后在砂箱内保温5～6h，然后出箱空冷；铸件冷至室温状态清除浇注系统，并进行表面质量的初检；
S4、衬板铸件热处理与终检：将步骤S3制得的衬板铸件进行热处理，将衬板铸件放入电炉加热到900℃，并作保温处理，出炉850℃，用水基淬火液进行淬火处理，再250℃回火7h，出炉空冷，得到合金耐磨衬板。
实施例3：
本实施例多元合金耐磨衬板，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.4％、Mn：7.56％、Cr：11.55％、Si：0.31％、Zr：0.36％、V：0.11％、Cu：0.46％、Nb：0.20％、Ti：0.13％、Re：0.05％、Al：0.3％、S：≤0.06％、P：≤0.06％、余量为Fe及不可避免的杂质。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，铸造方法包括以下步骤：
S1、铸铁熔炼：按组成原料的重量百分比称取C、Mn、Cr、Si、Zr、V、Cu、Nb、Ti、Re、Al、S、P、Fe及不可避免的杂质，然后加入中频电炉熔炼，进行脱氧处理，至1450℃出炉，得到铁水；
S2、浇注：采用底注式铁水包浇注，铁水浇注温度为1420℃，浇注时，砂箱内的真空负压度为-0.05MPa，保持6min后调为-0.03MPa，保持15min后，泄压；
S3、衬板铸件出箱与清理：耐磨衬板浇注完毕后在砂箱内保温5～6h，然后出箱空冷；铸件冷至室温状态清除浇注系统，并进行表面质量的初检；
S4、衬板铸件热处理与终检：将步骤S3制得的衬板铸件进行热处理，将衬板铸件放入电炉加热到850℃，并作保温处理，出炉800℃，用水基淬火液进行淬火处理，再230℃回火6.5h，出炉空冷，得到合金耐磨衬板。
实施例4：
本实施例多元合金耐磨衬板，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.42％、Mn：7.03％、Cr：11.01％、Si：0.29％、Zr：0.43％、V：0.14％、Cu：0.38％、Nb：0.23％、Ti：0.16％、Re：0.04％、Al：0.4％、S：≤0.06％、P：≤0.06％、余量为Fe及不可避免的杂质。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，铸造方法包括以下步骤：
S1、铸铁熔炼：按组成原料的重量百分比称取C、Mn、Cr、Si、Zr、V、Cu、Nb、Ti、Re、Al、S、P、Fe及不可避免的杂质，然后加入中频电炉熔炼，进行脱氧处理，至1450～1550℃出炉，得到铁水；
S2、浇注：采用底注式铁水包浇注，铁水浇注温度为1430℃，浇注时，砂箱内的真空负压度为-0.060MPa，保持6min后调为-0.028MPa，保持13min后，泄压；
S3、衬板铸件出箱与清理：耐磨衬板浇注完毕后在砂箱内保温5～6h，然后出箱空冷；铸件冷至室温状态清除浇注系统，并进行表面质量的初检；
S4、衬板铸件热处理与终检：将步骤S3制得的衬板铸件进行热处理，将衬板铸件放入电炉加热到880℃，并作保温处理，出炉780℃，用水基淬火液进行淬火处理，再240℃回火6～7h，出炉空冷，得到合金耐磨衬板。
实施例5：
本实施例多元合金耐磨衬板，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.4％、Mn：6.89％、Cr：10.50％、Si：0.29％、Zr：0.21％、V：0.09％、Cu：0.42％、Nb：0.18％、Ti：0.12％、Re：0.04％、Al：0.2％、S：≤0.04％、P：≤0.04％、余量为Fe及不可避免的杂质。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，铸造方法包括以下步骤：
S1、铸铁熔炼：按组成原料的重量百分比称取C、Mn、Cr、Si、Zr、V、Cu、Nb、Ti、Re、Al、S、P、Fe及不可避免的杂质，然后加入中频电炉熔炼，进行脱氧处理，至1480℃出炉，得到铁水；
S2、浇注：采用底注式铁水包浇注，铁水浇注温度为1430℃，浇注时，砂箱内的真空负压度为-0.045MPa，保持6min后调为-0.032MPa，保持14min后，泄压；
S3、衬板铸件出箱与清理：耐磨衬板浇注完毕后在砂箱内保温5～6h，然后出箱空冷；铸件冷至室温状态清除浇注系统，并进行表面质量的初检；
S4、衬板铸件热处理与终检：将步骤S3制得的衬板铸件进行热处理，将衬板铸件放入电炉加热到880℃，并作保温处理，出炉820℃，用水基淬火液进行淬火处理，再210℃回火7h，出炉空冷，得到合金耐磨衬板。
实施例6：
本实施例多元合金耐磨衬板，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.5％、Mn：8.22％、Cr：12.30％、Si：0.35％、Zr：0.45％、V：0.15％、Cu：0.53％、Nb：0.24％、Ti：0.17％、Re：0.05％、Al：0.3％、S：≤0.04％、P：≤0.04％、余量为Fe及不可避免的杂质。
按照本实施例原料中各化学组分的重量百分比，铸造方法包括以下步骤：
S1、铸铁熔炼：按组成原料的重量百分比称取C、Mn、Cr、Si、Zr、V、Cu、Nb、Ti、Re、Al、S、P、Fe及不可避免的杂质，然后加入中频电炉熔炼，进行脱氧处理，至1550℃出炉，得到铁水；
S2、浇注：采用底注式铁水包浇注，铁水浇注温度为1450℃，浇注时，砂箱内的真空负压度为-0.065MPa，保持6min后调为-0.032MPa，保持15min后，泄压；
S3、衬板铸件出箱与清理：耐磨衬板浇注完毕后在砂箱内保温5～6h，然后出箱空冷；铸件冷至室温状态清除浇注系统，并进行表面质量的初检；
S4、衬板铸件热处理与终检：将步骤S3制得的衬板铸件进行热处理，将衬板铸件放入电炉加热到900℃，并作保温处理，出炉850℃，用水基淬火液进行淬火处理，再250℃回火7h，出炉空冷，得到合金耐磨衬板。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种多元合金耐磨衬板，其特征在于，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.3～1.5％、Mn：6.75～8.32％、Cr：10.28～12.55％、Si：0.25～0.39％、Zr：0.15～0.5％、V：0.05～0.17％、Cu：0.36～0.55％、Nb：0.13～0.27％、Ti：0.09～0.18％、Re：0.04～0.06％、Al：0.2～0.4％、S：≤0.06％、P：≤0.06％、余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的多元合金耐磨衬板，其特征在于，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.4～1.5％、Mn：6.89～8.22％、Cr：10.50～12.30％、Si：0.29～0.35％、Zr：0.21～0.45％、V：0.09～0.15％、Cu：0.42～0.53％、Nb：0.18～0.24％、Ti：0.12～0.17％、Re：0.04～0.05％、Al：0.2～0.3％、S：≤0.04％、P：≤0.04％、余量为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的多元合金耐磨衬板，其特征在于，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.4％、Mn：7.56％、Cr：11.55％、Si：0.31％、Zr：0.36％、V：0.11％、Cu：0.46％、Nb：0.20％、Ti：0.13％、Re：0.05％、Al：0.3％、S：≤0.06％、P：≤0.06％、余量为Fe及不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的多元合金耐磨衬板，其特征在于，其含有的化学元素成分及其质量百分比如下：C：1.42％、Mn：7.03％、Cr：11.01％、Si：0.29％、Zr：0.43％、V：0.14％、Cu：0.38％、Nb：0.23％、Ti：0.16％、Re：0.04％、Al：0.4％、S：≤0.06％、P：≤0.06％、余量为Fe及不可避免的杂质。
5.一种多元合金耐磨衬板的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、铸铁熔炼：按组成原料的重量百分比称取C、Mn、Cr、Si、Zr、V、Cu、Nb、Ti、Re、Al、S、P、Fe及不可避免的杂质，然后加入中频电炉熔炼，进行脱氧处理，至1450～1550℃出炉，得到铁水；
S2、浇注：采用底注式铁水包浇注，铁水浇注温度为1400℃～1450℃，浇注时，砂箱内的真空负压度为-0.04MPa～-0.065MPa，保持5～6min后调为-0.028MPa～-0.032MPa，保持12～15min后，泄压；
S3、衬板铸件出箱与清理：耐磨衬板浇注完毕后在砂箱内保温5～6h，然后出箱空冷；铸件冷至室温状态清除浇注系统，并进行表面质量的初检；
S4、衬板铸件热处理与终检：将步骤S3制得的衬板铸件进行热处理，将衬板铸件放入电炉加热到780～900℃，并作保温处理，出炉750～850℃，用水基淬火液进行淬火处理，再200～250℃回火6～7h，出炉空冷，得到合金耐磨衬板。
6.如权利要求5所述的多元合金耐磨衬板的铸造方法，其特征在于，步骤S2所述砂箱内的真空负压度为-0.05MPa。
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