CN106811664A - 一种使用纳米变质剂的钢锻 - Google Patents

一种使用纳米变质剂的钢锻 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用纳米变质剂的钢锻，其中，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3‑4.5％、V：6.2‑7.8％、Si：18‑25％、B：0.8‑1.6％、Be：0.5‑1％、Mg：2.5‑4％、Mo：1.2‑2.2％、Ti：4.2‑5％、Sr：1‑2％、Re：7‑12％，余量为Fe。本发明提出了一种纳米变质剂的钢锻，其具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，同时具有良好的强度、硬度、抗冲击韧性等力学性能，还具有使用寿命长等优点。

Description

一种使用纳米变质剂的钢锻
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种使用纳米变质剂的钢锻。
背景技术
钢锻是球磨机中的粉碎介质，广泛用于水泥、矿山、建材等行业，在国民经济发展中起着巨大作用。随着对粉碎介质需求量的增加，钢锻的消耗也在大幅度增加，而钢锻存在的问题也越来越明显，如钢锻存在耐磨性与耐腐蚀性不足，硬度、强度、韧性及抗抗击性还有待提高，因此，改善钢锻性能，提高钢锻的使用寿命，将会产生很大的经济效益。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种纳米变质剂的钢锻，其具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，同时具有良好的强度、硬度、抗冲击韧性等力学性能，还具有使用寿命长等优点。
本发明提出的一种使用纳米变质剂的钢锻，其原料按重量份包括：废铁100-120份、锰铁0.6-1份、铌铁0.2-0.8份、钒铁1.5-2份、铬铁3-5份、硅钙合金0.8-1.5份、钼铁1-2份、铝粉0.4-0.8份、稀土铁合金0.2-0.5份、纳米变质剂0.7-1.2份。
具体实施例中，废铁的重量份还可以为份103、105、108、110、115、118，锰铁的重量份还可以为0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95份，铌铁的重量份还可以为0.25、0.35、0.45、0.5、0.65、0.75份，钒铁的重量份还可以为1.6、1.7、1.75、1.8、1.9份，铬铁的重量份还可以为3.4、3.7、4、4.2、4.5、4.8份，硅钙合金的重量份还可以为0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4份，钼铁的重量份还可以为1.2、1.4、1.5、1.7、1.9份，铝粉的重量份还可以为0.5、0.6、0.65、0.7、0.75份，稀土铁合金的重量份还可以为0.25、0.3、0.35、0.4、0.45份，纳米变质剂的重量份还可以为1.1、1.2、1.3、1.4份。
优选地，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3-4.5％、V：6.2-7.8％、Si：18-25％、B：0.8-1.6％、Be：0.5-1％、Mg：2.5-4％、Mo：1.2-2.2％、Ti：4.2-5％、Sr：1-2％、Re：7-12％，余量为Fe。
具体实施例中，Cr的质量分数还可以为3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.3％，V的质量分数还可以为6.5％、6.8％、7％、7.2％、7.5％，Si的质量分数还可以为19％、20％、21％、22％、23％、24％，B的质量分数还可以为0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％，Be的质量分数还可以为0.6％、0.7％、0.8％、0.9％，Mg的质量分数还可以为2.7％、3％、3.2％、3.5％、3.8％，Mo的质量分数还可以为1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.1％，Ti的质量分数还可以为4.3％、4.5％、4.7％、4.8％、4.9％，Sr的质量分数还可以为1.2％、1.4％、1.5％、1.7％、1.9％，Re的质量分数还可以为8％、9％、10％、10.5％、11％、11.5％，余量为Fe。
优选地，纳米变质剂的组分中，Mg、Sr、Re的质量分数满足如下关系式：13％≤Mg+Sr+Re≤15.5％。
优选地，纳米变质剂的组分中，V、Si、Mo、Ti的质量分数满足如下关系式：32％≤V+Si+Mo+Ti≤37.6％。
优选地，纳米变质剂的组分中，Be、Mg的质量分数满足如下关系式：3.5％≤Be+Mg≤4.5％。
优选地，Cr、Be、V满足如下关系式：100×wV＝100×wCr+100×wBe+3，其中，wV、wCr、wBe分别为Cr、Be、V在纳米变质剂的组分中的质量分数。
优选地，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3.5-4％、V：6.5-7.5％、Si：20-22％、B：1-1.4％、Be：0.7-0.8％、Mg：3-3.5％、Mo：1.5-1.9％、Ti：4.4-4.8％、Sr：1.3-1.6％、Re：8.5-10％，余量为Fe。
优选地，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3.7％、V：7.5％、Si：21％、B：1.25％、Be：0.8％、Mg：3.25％、Mo：1.68％、Ti：4.5％、Sr：1.6％、Re：9.6％，余量为Fe。
本发明采用常规制备工艺制得。
本发明通过加入废铁、锰铁、铌铁、钒铁、铬铁、钼铁，为钢锻具有良好的强度、硬度、韧性等力学性能奠定了基础；硅钙合金和铝粉配合，减少钢锻合金液中O、S等杂质的含量，提高钢锻的性能；再通过添加少量的纳米变质剂，进一步改善钢锻的组织形态，全面提高钢锻所需性能；纳米变质剂中，Mg、Sr、Re之间相互配合，功效持久，损耗少且无污染，减少贵重金属的使用，降低生产成本，改善共晶硅形态及分布，有效抑制反球化元素对球化的干扰，提高钢锻合金液的流动性，改善钢锻的力学性能，延长钢锻使用寿命；控制V、Si、Mo、Ti的含量，与钢锻合金液中的C反应生成碳化物，成为异质核心，提高形核率，使共晶转变机理发生变化，有利于离异共晶的形成，同时使共晶碳化物的尖角变得圆钝，共晶碳化物发生分割并断开、孤立且均匀分布，起到弥散强化的效果，提高钢锻的硬度和强度；Mg、Sr、Re与V、Si、Mo、Ti配合，使碳化物趋于圆整和细化，长片状倾向得到有效遏制，网状分布基本消失，碳化物呈细小、孤立状分布，同时提高形核率，有效细化组织晶粒，同时除去钢锻合金液中S、P、O、N等杂质，且与S、P、O、N等杂质反应生成的产物部分作为异质核心，促进非均匀形核的形成，大部分产物浮到钢锻合金液表面，通过除渣除去，有效净化钢锻合金液，钢锻金属组织中缩松等现象基本消失，显著提高钢锻的耐腐蚀性、耐磨性、韧性和抗冲击性等性能；Be和Cr、V配合，促进针状铁素体的形成，有效阻止裂纹的扩展，提高钢锻力学性能的稳定性，且Be和Mg配合，在形核核心表面富集起到保护膜的作用，有效抑制碳化物的长大及改善共晶硅的形态，同时对未凝固的合金溶液起到阻碍形核形成及长大的作用，促进伪共晶组织的形成，使得碳化物得到有效细化，提高钢锻的韧性和抗冲击性。纳米变质剂各组成间通过相互配合，优于单一变质剂，消除金属组织中的网状结构和树枝晶结构，晶粒被有效细化，抑制第二相颗粒的长大，第二相颗粒细小而弥散的分布在钢锻中，起到弥散强化效果，同时提高形核率，改善钢锻中的碳化物形态和共晶组织，全面提高钢锻所需性能。本发明提出了一种纳米变质剂的钢锻，其具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，同时具有良好的强度、硬度、抗冲击韧性等力学性能，还具有使用寿命长等优点。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种使用纳米变质剂的钢锻，其原料按重量份包括：废铁100份、锰铁1份、铌铁0.2份、钒铁2份、铬铁3份、硅钙合金0.8份、钼铁2份、铝粉0.4份、稀土铁合金0.2份、纳米变质剂0.7份。
其中，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3％、V：7.8％、Si：18％、B：1.6％、Be：1％、Mg：2.5％、Mo：1.2％、Ti：5％、Sr：1％、Re：12％，余量为Fe。
实施例2
本发明提出的一种使用纳米变质剂的钢锻，其原料按重量份包括：废铁120份、锰铁0.6份、铌铁0.8份、钒铁1.5份、铬铁5份、硅钙合金1.5份、钼铁1份、铝粉0.8份、稀土铁合金0.5份、纳米变质剂1.2份。
其中，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：4.5％、V：6.2％、Si：25％、B：0.8％、Be：0.5％、Mg：4％、Mo：2.2％、Ti：4.2％、Sr：2％、Re：7％，余量为Fe。
实施例3
本发明提出的一种使用纳米变质剂的钢锻，其原料按重量份包括：废铁110份、锰铁0.85份、铌铁0.52份、钒铁1.72份、铬铁4.2份、硅钙合金1.2份、钼铁1.6份、铝粉0.65份、稀土铁合金0.35份、纳米变质剂0.95份。
其中，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3.7％、V：7.5％、Si：21％、B：1.25％、Be：0.8％、Mg：3.25％、Mo：1.68％、Ti：4.5％、Sr：1.6％、Re：9.6％，余量为Fe。
实施例4
本发明提出的一种使用纳米变质剂的钢锻，其原料按重量份包括：废铁106份、锰铁0.9份、铌铁0.35份、钒铁1.85份、铬铁3.5份、硅钙合金1.32份、钼铁1.2份、铝粉0.68份、稀土铁合金0.25份、纳米变质剂1.1份。
其中，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3.4％、V：7％、Si：20.5％、B：1.35％、Be：0.6％、Mg：3.65％、Mo：1.5％、Ti：4.75％、Sr：1.2％、Re：10.5％，余量为Fe。
实施例5
本发明提出的一种使用纳米变质剂的钢锻，其原料按重量份包括：废铁115份、锰铁0.68份、铌铁0.62份、钒铁1.65份、铬铁4.4份、硅钙合金1.1份、钼铁1.85份、铝粉0.48份、稀土铁合金0.42份、纳米变质剂0.8份。
其中，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3.1％、V：6.8％、Si：22.5％、B：1.15％、Be：0.7％、Mg：2.85％、Mo：1.95％、Ti：4.35％、Sr：1.75％、Re：8.5％，余量为Fe。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种使用纳米变质剂的钢锻，其特征在于，其原料按重量份包括：废铁100-120份、锰铁0.6-1份、铌铁0.2-0.8份、钒铁1.5-2份、铬铁3-5份、硅钙合金0.8-1.5份、钼铁1-2份、铝粉0.4-0.8份、稀土铁合金0.2-0.5份、纳米变质剂0.7-1.2份。
2.根据权利要求1所述使用纳米变质剂的钢锻，其特征在于，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3-4.5％、V：6.2-7.8％、Si：18-25％、B：0.8-1.6％、Be：0.5-1％、Mg：2.5-4％、Mo：1.2-2.2％、Ti：4.2-5％、Sr：1-2％、Re：7-12％，余量为Fe。
3.根据权利要求2所述使用纳米变质剂的钢锻，其特征在于，纳米变质剂的组分中，Mg、Sr、Re的质量分数满足如下关系式：13％≤Mg+Sr+Re≤15.5％。
4.根据权利要求2所述使用纳米变质剂的钢锻，其特征在于，纳米变质剂的组分中，V、Si、Mo、Ti的质量分数满足如下关系式：32％≤V+Si+Mo+Ti≤37.6％。
5.根据权利要求2所述使用纳米变质剂的钢锻，其特征在于，纳米变质剂的组分中，Be、Mg的质量分数满足如下关系式：3.5％≤Be+Mg≤4.5％。
6.根据权利要求2所述使用纳米变质剂的钢锻，其特征在于，Cr、Be、V满足如下关系式：100×wV＝100×wCr+100×wBe+3，其中，wV、wCr、wBe分别为Cr、Be、V在纳米变质剂的组分中的质量分数。
7.根据权利要求2所述使用纳米变质剂的钢锻，其特征在于，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3.5-4％、V：6.5-7.5％、Si：20-22％、B：1-1.4％、Be：0.7-0.8％、Mg：3-3.5％、Mo：1.5-1.9％、Ti：4.4-4.8％、Sr：1.3-1.6％、Re：8.5-10％，余量为Fe。
8.根据权利要求6所述使用纳米变质剂的钢锻，其特征在于，纳米变质剂的组分按质量分数包括：Cr：3.7％、V：7.5％、Si：21％、B：1.25％、Be：0.8％、Mg：3.25％、Mo：1.68％、Ti：4.5％、Sr：1.6％、Re：9.6％，余量为Fe。
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