CN1068599A - 一种耐磨球墨铸铁 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨球墨铸铁及工艺方法,其
化学成分(重量%)为:C2.8-3.8、Si3.0-4.0、
Mn1.8-3.5、Cu0.3-1.0、Re0.02-0.08、
Mg0.015-0.06、B0.009-0.025,余量为铁和其它不可
避免的杂质。通过淬火及低温回火后,其抗拉强度
θb800~1200N/mm2,冲击韧性αK20-40J/cm2,硬
度HRC35-55,该铸铁是用来制造球磨机衬板的一
种理想耐磨材料。
Description
本发明涉及金属耐磨材料,特别适用于制造球磨机衬板。
现在制造球磨机衬板用的材料主要有:高锰钢(ZGMn13)、白口铸铁、镍硬白口铸铁、高铬白口铸铁、中锰球墨铸铁、奥一贝氏体球墨铸铁(ADZ)及橡胶等。球磨机中衬板受磨球的小能量多次冲击,因而使高锰钢衬板难以产生加工硬化,不能发挥其潜在的抗磨能力。白口铸铁、镍硬白口铸铁(Ni-Hard)由于脆性较大,使其应用受到限制。高铬白口铸铁,成本高且在湿磨条件下其耐磨性降低,故用来制造球磨机衬板也受到限制。中锰球墨铸铁,含锰量为4.5-9.5%,生产中碳化物难以控制,使其性能不稳定,质量波动大,破碎率较高。奥氏体一贝氏体球墨铸铁(USA Paten NO 3,860,457,或西德专利2,853,870)需加入合金元素镍、钼等,经等温淬火后具有较高的强度、韧性、硬度,是一种较理想的球磨机衬板材料,因采用镍、钼等贵重金属及等温淬火工艺,故其成本较高。
本发明的目的是提供一种具有新型奥氏体-贝氏体组织的耐磨球墨铸铁,不需采用镍、钼等贵重金属并可采用冲天炉熔炼、余热淬火及低温回火等工艺措施,使其强度、韧性、硬度高而成本低,成为制造球磨机衬板的理想材料。
本发明是这样实现的:以生铁作为原料,加入Si、Mn、Cu、Re、Mg、B合金元素,熔炼及热处理后得到一种耐磨球墨铸铁,其化学成份(重量%)为:C2.8-3.8、Si3.0-4.0、Mn1.8-3.5、Cu0.3-1.0、Re0.02-0.08、Mg0.015-0.06、B0.009-0.025,余量为铁和其它不可避免的杂质。
本发明还可以这样实现:以生铁作为原料,加入Si、Mn、Cu、Re、Mg、B合金元素,熔炼及热处理后得到一种耐磨球墨铸铁,其化学成份(重量%)为:C3.2-3.6、Si3.0-3.8、Mn2.0-3.0、Cu0.3-1.0、Re0.02-0.06、Mg0.02-0.05、B0.01-0.02,余量为铁和其它不可避免的杂质。
本发明技术解决方案中所说的其它不可避免的杂质中可以含有(重量%)P<1.2、S<0.05。
铸铁中,碳、硅强烈地促进石墨化,但含量过高会使石墨片数量过多且粗大,甚至会造成石墨的飘浮,降低铸件的性能和质量,因此耐磨球墨铸铁中的碳、硅含量为:2.8-3.8%C;3.0-4.0%Si。锰是促进碳化物形成的元素,增强铁碳原子间的结合力,扩大奥氏体区,同时提高了淬透性;随Si/Mn的增加,抗拉强度增加,当Si/Mn为1.6~1.8时抗拉强度达到最大值,但随着含锰量的增加,残余奥氏体也不断增加,硬度逐步下降,故耐磨球墨铸铁中锰的含量为:1.8-3.5%Mn。铜具有稳定奥氏体的作用,对减少壁厚敏感性也有效,使铸铁件中心处亦会生成致实的组织,能显著地提高铸件的塑性和韧性,故适宜的铜含量为0.3-1.0%。硼可以与奥氏体和铁素体部分互溶,还可以形成硼化物质点,这种质点是弥散状分布在软基体上,故能提高耐磨性,特别是在磷含量较高的情况下,能使磷共晶体分散,提高了铸铁的性能,硼的适宜含量为0.009-0.025%B。镁、稀土是进行球化处理用的球化剂,稀土及镁的含量为:0.02-0.08%Re,0.015-0.06%Mg。磷是促进石墨化的元素,当磷的含量超过0.08%,铸铁组织中会形成磷共晶体,通过加入硼元素及进行孕育处理等,磷在耐磨球墨铸铁中的含量控制在1.2%以内为宜。硫是有害元素,少量硫可生成FeS或MnS,所以硫的含量为:<0.05%S。
采用冲天炉(或电炉)熔炼,出铁温度大于1400℃,包底堤坝内加入1.2~1.5%稀土镁合金并用1.0%硅铁覆盖,反应时间1~2分钟,包顶覆盖珍珠岩,扒渣二次后,包顶加0.3%大块硅铁孕育,浇注温度1300~1350℃;球磨机衬板可用金属型或砂型干模造型,铁水浇注后10分钟打箱,衬板温度在800~920℃保温2小时入水玻璃液中淬火之后,放入200~250℃电阻炉中保温2-4小时回火,得到的衬板的金相组织中除具有球状石墨外,还有8~30%的残余奥氏体,余为贝氏体和马氏体(针状),破碎条状碳化物小于5%;残余奥氏体也具有加工硬化特性。其机械性能为:抗拉强度σb800~1200N/mm2,冲击韧性αk20-40J/cm2,硬度HRC35-55。
本发明由于不需采用镍、钼等贵重金属并可采用冲天炉熔炼、余热淬火及低温回火等工艺措施,得到一种具有新型奥氏体-贝氏体组织的耐磨球墨铸铁,与现有技术相比具有良好的耐磨性和韧性,尤其在湿磨条件下仍具有良好的耐磨性,成本为2000~2200元/吨,用此材料制造的球磨机衬板是高锰钢衬板寿命的1.5~2倍,成本与高锰钢相当;是中锰球墨铸铁衬板寿命的1.5~2倍,成本略高于中锰球墨铸铁;是奥氏体-贝氏体球墨铸铁(ADZ)衬板寿命的1.2-1.5倍,成本比奥氏体-贝氏体球墨铸铁每吨降低1000元左右。该铸铁可广泛应用于矿山、电力、建材等行业上的耐磨零件。
实施例1:用一种耐磨球墨铸铁制造球磨机衬板,其化学成(重量%)为:C3.36、Si3.59、Mn3.21、Cu0.7、Re0.032、Mg0.031、B0.02、P0.076、S0.031,余量为铁;采用冲天炉熔炼,出铁温度大于1400℃,包底堤坝加入1.2~1.5%稀土镁合金并用1.0%硅铁覆盖,反应时间1-2分钟,包顶覆盖珍珠岩,扒渣二次,包顶加0.3%大块硅铁孕育,浇注温度为1300~1350℃;衬板用砂模造型,浇注后衬板温度870℃保温2小时后入水玻璃液中淬火,200℃回火3小时,衬板硬度HRC36.2,冲击韧性αk33.56J/cm2。在蚕庄付家选厂φ1200×1200毫米球磨机中使用10个月,寿命是高锰钢衬板的2倍。
实施例2:用一种耐磨球墨铸铁制造球磨机衬板,其化学成份(重量%)为:C3.20、Si3.6、Mn2.0、Cu0.3、Re0.042、Mg0.0295、B0.01、P0.11、S0.022,余量为铁;熔炼工艺同实施例1;衬板用砂模造型,浇注后衬板在870℃保温2小时,入水玻璃液中淬火,200℃回火3小时,衬板硬度HRC40,冲击韧性αk24.34J/cm2,在烟台市九曲蒋家选厂φ1500×3000毫米球磨机中使用9个月,寿命是高锰钢衬板的1.8倍。
实施例3:用一种耐磨球墨铸铁制造球磨机衬板,其最佳化学成份(重量%)为:C3.27、Si3.46、Mn2.40、Cu0.5、Re0.045、Mg0.024、B0.015、P0.074、S0.017,余量为铁;熔炼工艺同实施例1;衬板下箱用金属型,上箱用砂型,浇注后920℃保温2小时,入水玻璃液中淬火后225℃回火3小时,衬板硬度HRC55,冲击韧性αk23.65J/cm2,在烟台市河东金矿选厂φ2100×2200毫米球磨机中使用12个月,寿命是高锰钢衬板的2.1倍。
Claims (3)
1、一种耐磨球墨铸铁,特别适用于制造球磨机衬板,其特征是该耐磨球墨铸铁的化学成份(重量%)为:C2.8-3.8、Si3.0-4.0、Mn1.8-3.5、Cu0.3-1.0、Re0.02-0.08、Mg0.015-0.06、B0.009-0.025,余量为铁和其它不可避免的杂质。
2、根据权利要求1所述的一种耐磨球墨铸铁,其特征是该耐磨球墨铸铁的化学成份(重量%)为:C3.2-3.6、Si3.0-3.8、Mn2.0-3.0、Cu0.3-1.0、Re0.02-0.06、Mg0.02-0.05、B0.01-0.02,余量为铁和其它不可避免的杂质。
3、根据权利要求1或2所述的一种耐磨球墨铸铁,其特征在于所说的其它不可避免的杂质中含(重量%)P<1.2、S<0.05。
Priority Applications (1)
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CN 91106465 CN1068599A (zh) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 一种耐磨球墨铸铁 |
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