CN110129666A - 一种耐磨合金铸铁材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种耐磨合金铸铁及其制备方法，该耐磨合金铸铁由以下重量百分比的成分组成：碳3.5～4.6%，硅0.8～1.2%，锰1～2%，铬26～32%，钼1～2%，镍1～2%，钨0.5～1.2%，硼0.05～0.3%，钛0.1～0.3%，余量为铁。本发明还包括所述耐磨合金铸铁的制备方法，本发明产品不仅具有良好的耐磨性，同时具有优良的耐冲击性能，制备方法简单，使用设备少，便于推广实施。

Description

一种耐磨合金铸铁材料及其制备方法

技术领域

本发明专利涉及一种合金铸铁，具体的说是涉及一种新型耐磨合金铸铁材料的制备方法。

背景技术

耐磨合金主要应用于磨损磨料的机械设备上，是制造输送矿浆泵的过流件，磨矿打料制粉的关件部件，目前国内矿石浆料输送主要是泵，泵上的过流件耐磨性较差，使用寿命短，磨损快，更换周期短，增加工人的劳动强度，而且容易造成跑漏泄水，严重影响周边环景和泵的连续运行，严重影响企业的生产效益。现有的泵使用的过流件耐磨材料具有不耐磨，使用成本高，浪费大，效率底，不环保等缺点。

CN 103952618 A公布了一种耐磨合金铸铁制备方法，按重量百分比计，其组份及含量为：碳2.7～3.5%，硅0.5～1.2%，铜0.5～1.5%，锰0.6～1.5%，铬20～28%，钼0.5～1%，镍1～2.8%，硼0.05～0.3%，余量为铁。该方法经过上述步骤所得的合金铸铁，其抗弯强度达/MPa900-1150；冲击韧度达/J .cm^-2≥70-90；硬度达HRC60-65。由于在耐磨性能和韧性仍无法满足当前高强度、高冲击力的设备需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种不仅具有良好的耐磨性，同时具有一定的韧性能耐磨合金铸铁。

本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单，使用设备少，便于推广耐磨合金铸铁的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种耐磨合金铸铁材料，由以下重量百分比的成分组成：碳3.5～4.6%，硅0.8～1.2%，锰1～2%，铬26～32%，钼1～2%，镍1～2%，钨0.5～1.2%，硼0.05～0.3%，钛0.1～0.3%，余量为铁。

本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种耐磨合金铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制炉料：根据配方组分称取相应重量百分比的清洁干燥的废钢、不锈钢废料、铬铁、锰铁、钼铁、钨铁、增碳剂等炉料；

（2）中频感应电炉熔炼：将步骤（1）所称取的炉料投放于中频电炉冶炼，熔炼过程中碱性炉用生石灰造渣，覆盖铁液表面，进行铁液加热；

（3）出炉：铁液≤1560℃时脱氧出炉，出炉前采用炉前试验分析调整成分，加入适量的稀土硅、钛铁、含氮锰铁、硼铁，充分脱氧，聚渣剂除渣，出炉前在浇注包内加入颗粒小于10mm的干燥的变质剂，对炉水进行变质处理；更有效地细化晶粒，改变原子结构和基体组织。

（4）浇注成型：出炉后浇注包再覆盖聚渣剂，铁液在包内静置3-5分钟扒渣浇注于预先准备好的造型砂箱，经自然冷却，热处理后成为所需要的耐磨合金铸铁成品。

进一步，步骤（2）中所述铁液加热温度应控制在1500～1560℃。

进一步，所述变质剂为(硅40-60、钡2-3、RE10-15、氮化锰和少量的钒铁)。

进一步，所述聚渣剂为主要是利用聚渣剂里面高含量的二氧化硅，聚渣剂在高温的瞬间膨胀下而成为稠状活性材料，迅速吸附金属熔液中的熔渣和杂质，并形成塑性渣壳复盖于熔液表面，起到聚渣除渣、净化熔液效果。

研究表明，步骤（1）中，所述铁液成分含有较多的碳元素，能和钨元素有效结合，可以提高合金基体的硬度，从而提高产品耐磨度；所述铁液成分含有钨元素和钼元素，可以有效提高合金基体硬度，从而提高产品的耐磨度和韧性。

与现有技术相比，本发明的耐磨合金铸铁，抗弯强度达1050～1180MPa；冲击韧度达到10～20J/cm²（20mm*20mm*110mm无缺口试样）；硬度达HRC 60～66；制备方法简单，使用设备少，便于推广实施，使用本发明耐磨合金铸铁制造的砂浆泵具有良好的耐磨性，同时具有较强的耐冲击性能，是现有产品（Cr26）泵的使用寿命的2～3倍，性价比远超现有（Cr26）泵产品。还可可广泛应用于搅拌叶，磨料输送绞刀片，立磨机衬板及磨锟磨环等领域的磨料磨损工况条件下工作的机械易损件的制造。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例所使用的原料，无特殊说明，均通过常规商业途径获得。

实施例1

本实施例耐磨合金铸铁由以下重量百分比的成分组成：碳3.5%，硅0.8%，锰1%，铬26%，钼1%，镍1%，钨0.5%，硼0.05%，钛0.1%，余量为铁。

本实施例耐磨合金铸铁材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制炉料：按1吨炉料配制，以低碳钢边角料作为基料，加入质量百分数为58%高碳铬铁450kg和低碳铬铁使铁液中的含铬量为26%、用增碳剂调至合金含碳量达到3.5%，待钢料和加入的铬铁进入熔融状态时加入质量百分数为70%锰铁10kg；一边造渣，一边加入质量百分数为60%钼铁20公斤，随后加入钨铁，加入纯镍板10 kg或304不锈钢废料；加入硼铁，覆盖聚渣剂待炉温达到1560℃除渣打渣，再加入质量百分数为70%锰铁8公斤，加入钛铁、稀土硅、硅铁后再覆盖聚渣剂除渣使钢水到清水状态，取样化验调整化学组成；

（2）中频感应电炉熔炼：把步骤1称取的金属材料投放于中频电炉熔炼，熔炼过程中碱性炉用生石灰造渣，覆盖铁液表面，铁液加热温度控制在1560～1600℃；

（3）出炉：液态达到1560℃以下脱氧出炉，出炉前采用炉前试验分析调整成分，充分脱氧，用硅、铝、钛、稀土硅做脱氧剂。出炉前在浇注包内加入变质剂(硅40-60、钡2-3、RE10-15、氮化锰和少量的钒铁)，进行变质处理，细化合金铸铁的显微结晶粒度，优化组织成分，改善力学性能。

（4）浇注成型：出炉后扒渣，覆盖聚渣剂，铁液在包内静置3-5分钟，当温度下降到适宜温度在铸件不出现冷隔的情况下开始浇注，浇注的温度低在凝固线以上50℃为好，这样可大大减少缩松和热裂的出现：0.5%以下。

厚大铸件（20mm以上厚的）浇注温度为1400～1430℃，薄、小铸件（5-10mm厚的）浇铸温度为1430～1450℃。铸件在砂箱自然冷却后，取出耐磨合金铸铁件，清砂后进行热处理，即为成型产品。

实施列 1的成型产品的化学成分及力学性能

实施例2

按实施实施列1相同步骤，将58%高碳铬铁500公斤和低碳铬铁，使铁液中含铬达到30%；碳含量达到4%，其他化学成分不变。

实施列 2的成型产品的化学成分及力学性能：

实施例3

按实施列1相同步骤，将58%高碳铬铁500公斤和低碳铬铁，使铁液中含铬达到32%；碳含量达到4.5%，其他化学成分无变化。

表3 实施列 3的成型产品的化学成分及力学性能：

对比例（参照CN 103952618 A公布了一种耐磨合金铸铁制备方法）：

（一）配制炉料及熔炼：采用中频感应电炉熔炼，按1吨炉料配制，以低碳钢边角料

作为基料，加入58%高碳铬铁400公斤和低碳铬铁使铁液含铬23%；含碳达到3 .2%，待钢料和

加入的铬铁刚熔化成水时加入70%锰铁8-10公斤；一边造渣，一边加入60%钼铁20公斤，适当

加入钨铁，硼铁，待炉温达到1550℃，打渣，再加入70%锰铁8-10公斤。加入纯铜12公斤和镍

板2-3公斤；稀土硅，硅铁，清水，取样化验调整化学成分。要求炉料不得潮湿，钢料不应生

锈。熔炼过程中碱性炉可用生石灰造渣，覆盖铁液表面，注意防止熔炼时间过长，铁液加热

温度应控制在1560-1600℃为宜；

（二）出炉：液态达到1600℃以下就可以脱氧出炉，出炉前可在包内加入适当变质

剂，进行变质出理，可细化合金铸铁的显微组织，改善力学性能，出炉前采用炉前试验，调

质，充分脱氧，用锰、硅、铝、钛、稀土硅做脱氧剂；

（三）浇注成型：出炉后汃渣，覆盖聚渣剂，铁液在包内静置几分钟，当温度下降到

适宜温度后开始浇注，在铸件不出现冷隔的情况下，浇注的温度低一些为好，这样可大大减

少缩松和热裂的出现几率。厚、大铸件浇注温度为1430-1460℃，薄、小铸件浇铸温度为

1480-1520℃。铸件在砂箱自然冷却后，取出的耐磨合金铸铁件经清砂后进行热处理，即为

成型产品。

对比例成型产品的化学成分及力学性能：

Claims (3)

1.一种耐磨合金铸铁材料，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：碳3.5～4.6%，硅0.8～1.2%，锰1～2%，铬26～32%，钼1～2%，镍1～2%，钨0.5～1.2%，硼0.05～0.3%，钛0.1～0.3%，余为铁。

2.一种如权利要求1所述耐磨合金铸铁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）配制炉料：根据所述各组分重量百分比称取与各组分相应重量的炉料；

（2）中频感应电炉熔炼：将按步骤（1）所称取的炉料投放于中频电炉中熔炼，熔炼过程中，碱性炉用生石灰造渣，覆盖铁液表面，进行铁液加热；

（3）出炉：铁液≤1560℃时脱氧出炉，出炉前采用炉前试验调整成分，覆盖聚渣剂充分脱氧；扒渣出炉，在浇注包内加变质剂，进行炉水变质处理；

（4）浇注成型：出炉后覆盖聚渣剂，铁液在包内静置3-5分钟扒渣浇注，浇铸于预先准备好的造型砂箱，经自然冷却，热处理后，即成为所需要的耐磨合金铸铁产品。

3.根据权利要求2所述耐磨合金铸铁材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述铁液加热温度控制在1500～1560℃。