CN107502814A - 高镍铸铁‑高铬铸铁双材料铸件的工艺 - Google Patents

高镍铸铁‑高铬铸铁双材料铸件的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高镍铸铁‑高铬铸铁双材料铸件的工艺，涉及耐磨铸铁制备技术领域。本发明包括高镍铸铁；高镍铸铁各成分的重量百分比如下：C：4.45％，Ni：19.7％，W：2.2％，Cr：6.85％，Mn：0.46％，Si：0.92％，Ti：0.16％，P<0.018％，S<0.014％，B：0.021％，Cu：0.39％，Mo：0.35％，V：0.15％，Re：0.08％，Nb：0.11％，其余为Fe。本发明通过调整铸铁中碳和镍的含量配比，调整碳和铬的含量配比，通过采用高镍铸铁‑高铬铸铁双材料铸件的工艺形成的铸件，能够同时满足高镍铸铁和高铬铸铁结构特性，减少变形与裂纹倾向，调整组织，消除组织缺陷。

Description

高镍铸铁-高铬铸铁双材料铸件的工艺
技术领域
本发明属于耐磨铸铁制备技术领域，特别是涉及高镍铸铁-高铬铸铁双材料铸件的工艺。
背景技术
耐磨铸铁的组织具有均匀的高硬度。普通白口铸铁就是抗磨性高的铸铁，但其脆性大，因此常加入适量的Cu、Cr、Mo、W、Ni、Mn等合金元素，增加其韧性，并具有更高的硬度和耐磨性。白口铸铁是不含石墨的铸铁，几乎全部的碳都与铁形成渗碳体，具有很大的硬度和脆性。不能承受冷加工，也不能承受热加工，只能直接用于铸造状态。
镍硬铸铁在普通白口铸铁的基础上加入3.0％～5.0％的镍和1.5％～3.5％的铬，得到非常硬而耐磨的马氏体基体+M3C型碳化物组织。镍和铁无限固溶，能有效地提高淬透性，促使形成马氏体-贝氏体基体，同时镍稳定奥氏体，过高镍含量会造成大量残余奥氏体。铬的加入可以阻止石墨化，促使形成碳化物，并提高M3C型碳化物的硬度。镍硬铸铁的耐磨性优于普通白口铸铁，在采矿、电力、水泥、陶瓷和铸造等行业得到较为广泛的应用。高镍奥氏体球墨铸铁因为含有大量的合金元素，如Cr、Mn等合金元素，在基体中形成较多的化合物。为了改善高镍奥氏体球墨铸铁的塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向，细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷，传统的方法是将高镍奥氏体球墨铸铁加热到950～1050℃，保温一段时间后，出炉后在静止空气中冷却。但铸铁基体中会析出大量的化合物，且分布不均匀，从而影响了材料性能的进一步提升。现有技术中，高铬铸铁具有优良的耐磨性能，因此，作为对耐磨性要求较高的抛丸机上部件，都采用高铬铸铁材料加工制成。但高铬铸铁在使用中存在如下弊病：在其承受摩擦磨损尤其是在冲击性摩擦磨损情况下，铸件易出现表面层层剥落的现象，从而造成铸件磨损失效，且铬含量较少，从而导致高铬铸铁的造价较高，造成资源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供高镍铸铁-高铬铸铁双材料铸件的工艺，通过调整铸铁中碳和镍的含量配比，调整碳和铬的含量配比，通过采用高镍铸铁-高铬铸铁双材料铸件的工艺形成的铸件，能够同时满足高镍铸铁和高铬铸铁两种结构特性，简化生产工艺，扩大使用领域。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为高镍铸铁，各成分的重量百分比如下：C：4.35～4.58％，Ni：18.3～21.2％，W：2.15～2.42％，Cr：6.13～7.12％，Mn：0.43～0.52％，Si：0.9～1.1％，Ti：0.13～0.17％，P<0.018％，S<0.014％，B：0.012～0.03％，Cu：0.37～0.48％，Mo：0.20～0.37％，V：0.08～0.25％，Re：0.04～0.11％，Nb：0.8～1.5％，其余为Fe。
进一步地，各成分的重量百分比如下：C：4.45％，Ni：19.7％，W：2.2％，Cr：6.85％，Mn：0.46％，Si：0.92％，Ti：0.16％，P<0.018％，S<0.014％，B：0.021％，Cu：0.39％，Mo：0.35％，V：0.15％，Re：0.08％，Nb：0.11％，其余为Fe。
高镍铸铁-高铬铸铁双材料铸件的工艺，包含如下过程：
第一步：将各成分重量百分比如下：C：4.45％，Ni：19.7％，W：2.2％，Cr：6.85％，Mn：0.46％，Si：0.92％，Ti：0.16％，P<0.018％，S<0.014％，B：0.021％，Cu：0.39％，Mo：0.35％，V：0.15％，Re：0.08％，Nb：0.11％其余为Fe，熔炼为铁液；
第二步：将高铬铸铁融为铁液；
第三步：将高铬铸铁铁液注入至金属铸模中，到达金属铸模1/3的高度，初步冷却至粘稠状，温度为650～700℃，保持8～15分钟；
第四步：将第一步形成的铁液注入金属铸模中，12～15分钟后，继续向金属铸模中加入高铬铸铁溶液；金属铸模外部喷水进行冷却；
第五步：对铸件进行热处理，将铸件加热至900～950℃，保温2.5～3小时；进行水淬，出水温度为85～90℃；在加热至550～600℃，保持1.5～2小时，进行空冷。
进一步地，所述高铬铸铁各成分的重量百分比如下：
C：4.32～4.35％，Cr：19.8～21.2％，Mn：0.45～0.50％，W：1.95～2.31％，Si：0.89～1.2％，Ti：0.15～0.19％，P<0.02％，S<0.01％，B：0.02～0.05％，Cu：0.32～0.45％，Mo：0.26～0.39％，其余为Fe。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过调整铸铁中碳和镍的含量配比，调整碳和铬的含量配比，通过采用高镍铸铁-高铬铸铁双材料铸件的工艺形成的铸件，能够同时满足高镍铸铁和高铬铸铁两种结构特性，简化生产工艺，扩大使用领域，改善高镍奥氏体球墨铸铁的塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向，细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷；减少表面层剥落的现象，提高铸件的磨损性能，降低加工制造成本，节约能源。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明为高镍铸铁，各成分的重量百分比如下：C：4.35～4.58％，Ni：18.3～21.2％，W：2.15～2.42％，Cr：6.13～7.12％，Mn：0.43～0.52％，Si：0.9～1.1％，Ti：0.13～0.17％，P<0.018％，S<0.014％，B：0.012～0.03％，Cu：0.37～0.48％，Mo：0.20～0.37％，V：0.08～0.25％，Re：0.04～0.11％，Nb：0.8～1.5％，其余为Fe。
其中，各成分的重量百分比如下：C：4.45％，Ni：19.7％，W：2.2％，Cr：6.85％，Mn：0.46％，Si：0.92％，Ti：0.16％，P<0.018％，S<0.014％，B：0.021％，Cu：0.39％，Mo：0.35％，V：0.15％，Re：0.08％，Nb：0.11％，其余为Fe。
高镍铸铁-高铬铸铁双材料铸件的工艺，包含如下过程：
第一步：将各成分重量百分比如下：C：4.45％，Ni：19.7％，W：2.2％，Cr：6.85％，Mn：0.46％，Si：0.92％，Ti：0.16％，P<0.018％，S<0.014％，B：0.021％，Cu：0.39％，Mo：0.35％，V：0.15％，Re：0.08％，Nb：0.11％其余为Fe，熔炼为铁液；
第二步：将高铬铸铁融为铁液；
第三步：将高铬铸铁铁液注入至金属铸模中，到达金属铸模1/3的高度，初步冷却至粘稠状，温度为650～700℃，保持8～15分钟；
第四步：将第一步形成的铁液注入金属铸模中，12～15分钟后，继续向金属铸模中加入高铬铸铁溶液；金属铸模外部喷水进行冷却；
第五步：对铸件进行热处理，将铸件加热至900～950℃，保温2.5～3小时；进行水淬，出水温度为85～90℃；在加热至550～600℃，保持1.5～2小时，进行空冷。
其中，所述高铬铸铁各成分的重量百分比如下：
C：4.32～4.35％，Cr：19.8～21.2％，Mn：0.45～0.50％，W：1.95～2.31％，Si：0.89～1.2％，Ti：0.15～0.19％，P<0.02％，S<0.01％，B：0.02～0.05％，Cu：0.32～0.45％，Mo：0.26～0.39％，其余为Fe。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.高镍铸铁，其特征在于，各成分的重量百分比如下：
C：4.35～4.58％，Ni：18.3～21.2％，W：2.15～2.42％，Cr：6.13～7.12％，Mn：0.43～0.52％，Si：0.9～1.1％，Ti：0.13～0.17％，P<0.018％，S<0.014％，B：0.012～0.03％，Cu：0.37～0.48％，Mo：0.20～0.37％，V：0.08～0.25％，Re：0.04～0.11％，Nb：0.8～1.5％，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的高镍铸铁，其特征在于，各成分的重量百分比如下：
C：4.45％，Ni：19.7％，W：2.2％，Cr：6.85％，Mn：0.46％，Si：0.92％，Ti：0.16％，P<0.018％，S<0.014％，B：0.021％，Cu：0.39％，Mo：0.35％，V：0.15％，Re：0.08％，Nb：0.11％，其余为Fe。
3.高镍铸铁-高铬铸铁双材料铸件的工艺，其特征在于，包含如下过程：
第一步：将各成分重量百分比如下：C：4.45％，Ni：19.7％，W：2.2％，Cr：6.85％，Mn：0.46％，Si：0.92％，Ti：0.16％，P<0.018％，S<0.014％，B：0.021％，Cu：0.39％，Mo：0.35％，V：0.15％，Re：0.08％，Nb：0.11％，其余为Fe，熔炼为铁液；
第二步：将高铬铸铁融为铁液；
第三步：将高铬铸铁铁液注入至金属铸模中，到达金属铸模1/3的高度，初步冷却至粘稠状，温度为650～700℃，保持8～15分钟；
第四步：将第一步形成的铁液注入金属铸模中，12～15分钟后，继续向金属铸模中加入高铬铸铁溶液；金属铸模外部喷水进行冷却；
第五步：对铸件进行热处理，将铸件加热至900～950℃，保温2.5～3小时；进行水淬，出水温度为85～90℃；在加热至550～600℃，保持1.5～2小时，进行空冷。
4.根据权利要求3所述的高铬铸铁，其特征在于，各成分的重量百分比如下：
C：4.32～4.35％，Cr：19.8～21.2％，Mn：0.45～0.50％，W：1.95～2.31％，Si：0.89～1.2％，Ti：0.15～0.19％，P<0.02％，S<0.01％，B：0.02～0.05％，Cu：0.32～0.45％，Mo：0.26～0.39％，其余为Fe。
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