CN111321339B - 一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属材料制备领域，具体关于一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁；本发明公布的一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁的各个组成成分的组成情况，以及制备工艺情况，本发明通过优化高铬铸铁水的浇筑温度，回火处理温度，并采用一种含有高铬铸铁防裂纹淬火剂的急冷水进行强制退火操作，提高了高铬铸铁的韧性，江都了铸件出现裂纹的倾向，解决了高铬铸铁半自磨机分料口铸件在生产过程中易出现裂纹的问题。

Description

一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁

技术领域

本发明涉及金属材料领域，尤其是一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁。

背景技术

高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称，是一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料。它以比合金钢高得多的 耐磨性，和比一般 白口铸铁高得多的韧性、强度，同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，加之生产便捷、成本适中，而被誉为当代最优良的抗 磨料磨损材料之一。

201810861562.3公开了一种高铬铸铁锤头的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)按照高铬铸铁锤头的成分配比将原料加入感应炉中进行熔炼，熔炼至1450-1480℃；(2)待原料全部熔融后，于1350-1420℃浇注于砂型中，冷却，得毛坯；(3)将毛坯至于940-970℃保温2-6h进行淬火，然后用风冷的方式冷却到580-640℃进行回火处理，然后自然冷却。该制备方法提高了高铬铸铁材料淬透性、淬硬性，不仅如此，还提高了高铬铸铁锤头的韧性，降低了脆性断裂倾向，提高了高铬铸铁锤头的耐磨性和使用寿命。该发明仅仅改变了铸造中的工艺条件即解决了长久以来困扰锤头性能的问题，具有较高的应用价值。

201811466140.2公开了一种高铬铸铁轧辊，包括高铬铸铁工作层和球墨铸铁辊芯，工作层的化学成分及其质量百分比为：C：2.1～2.9％、Si：0.4～0.8％、Mn：0.5～0.8％、Cr：15～20％、Ni：0.5～2％、Mo：0.5～2％、V：0～0.4％、Cu：0.2～0.8％、RE:0.01～0.03％、P：<0.15％、S：<0.15％，余量为铁。制备时采用复合离心方法铸造，将铸造得到的成型轧辊在其工作层表面温度为800～850℃时脱模，空冷到200℃～300℃，然后保温5～10h，再以9～12℃/h的速度升温至950～980℃，保温30～60min，淬火，再升温至280～300℃回火，保温8～10h，得到高铬铸铁轧辊。该发明的高铬铸铁轧辊，使用过程中无掉块现象发生，且具有良好的耐腐蚀性，延长了轧辊的使用寿命。

201710697470.1公开了一种高铬铸铁铸件的高温调直方法，厚度在10-120mm变形的高铬铸铁铸件或热处理后容易变形的高铬铸铁铸件，通过960-1050℃高温淬火，再将铸件放在模具上，通过压力机,压力在5-15MPa，保压2-25min，一到两次，将铸件调直，调直后铸件风冷或水雾冷。所述铸件的升温速度在70-80℃/h，Cr12-Cr19材质保温3-5h，Cr20-Cr26材质保温4-5h，高温淬火。该发明将铸件的变形量>2.6mm，通过高温调直可以将变形量控制在≤2mm，降低铸件的废品率，由35％降到3％以下，提高铸件的硬度，可以提高2-3HRC，降低铸件工艺设计的复杂性。

高铬铸铁具有非常优良的性能，但是由于铬含量高，生成中容易产生裂纹；其中半自磨机的分料口铸件使用的高铬铸铁重量高达数吨，产生裂纹就会导致铸件报废，直接经济损失数万元。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁。

一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁，按质量百分比含量，所述的高铬铸铁包括组分：Cr：15%-21%、C：1.9%-2.7%、Si：0.2%-1.0%、Mn：0.3%-0.8%、Ti:0.0%5-2.8%、Ni：0.7%-2.9%、Al:0.05%-0.9%、Mo：0.3%-2.1%、V：0.05%-0.15%、Cu：0.1%-0.9%、Re:0.01%-0 .07%，余量为铁。

所述的一种半自磨机分料口铸件按照以下方案制备

按照质量份数，将所述的高铬铸铁原料500-800份加入到感应炉中进行熔炼，熔炼温度1430-1550℃；将熔炼得到的高铬铸铁水浇注到预制好的分料口铸件的模具内成型得到铸件，浇注温度为1280-1350℃，然后冷却即可得到毛坯；然后将毛坯加热升温到800-900℃，保温1-8h然后继续升温到1000-1100℃进保温2-6h，然后待铸件降温到400-600℃后将铸件放入到常温水中急冷，即可得到所述的铸件；其特征在于所述的急冷却水中含一种高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的急冷步骤中需要使用循环水冷却。

所述的急冷却水中含有3%-8%的高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的一种高铬铸铁防裂纹淬火剂按照以下方法制备：

按照质量份数，在反应釜中加入20-40份的丙烯酸乙酯异氰酸酯，10-20份的壳聚糖，15-19份的7-烯辛基二甲基硅烷，0.001-0.07份的乙烯基二茂铁，0.12-0.46份氯铂酸，100-200份的正丁醇，60-80℃混合2-5小时，蒸馏除去正丁醇,得到高铬铸铁防裂纹淬火剂。

丙烯酸乙酯异氰酸酯，7-烯辛基二甲基硅烷，乙烯基二茂铁在氯铂酸的作用下发生硅氢加成反应,其方程式示意为:

本发明高铬铸铁防裂纹淬火剂中的有机聚合物完全溶于水，形成清亮、均质的溶液。当温度升高时，聚合物和金属配合物辛基羧酸锡，中间产物1便会从水中析出分离，形成一层不溶解的相。g服了水冷却速度快，易使工件开裂；油品冷却速度慢，淬火效果差且易燃等缺点。

当用高铬铸铁防裂纹淬火剂的稀释溶液冷却热的金属时，液体有机聚合物以及金属配合物辛基羧酸锡，中间产物1会在金属表面沉积，形成一层薄膜。可以通过调节薄膜的厚度部分地控制金属的冷却程度。薄膜的厚度则是通过调节淬火浴中淬火剂的浓度来完成。也可通过调节淬火液的温度或搅拌程度来控制冷却。可用于金属材料通过热加工手段制造零件时的余热进行可控淬火或二次加热时进行可控淬火。可用于代替水或油的马氏体淬火。这种淬火剂冷却速度可调，可用于代替盐炉等温淬火及改善机械加工切削性能，延长刀具使用寿命。

本发明公布的一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁的各个组成成分的组成情况，以及制备工艺情况，本发明通过优化高铬铸铁水的浇筑温度，回火处理温度，并采用一种含有高铬铸铁防裂纹淬火剂的急冷水进行强制退火操作，提高了高铬铸铁的韧性，降低了铸件出现裂纹的倾向，解决了高铬铸铁半自磨机分料口铸件在生产过程中易出现裂纹的问题。

附图说明

图1为实施例1制备的高铬铸铁调质后金相组织，金相显微镜放大500倍。

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。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。

本实验样品硬度测试采用的是维氏HVS-1000型显微硬度计；这次实验选取的载荷为1000g，加载时间为15s。对于同一种组织，在不同的位置进行了七次测试，舍弃最大与最小值后取平均值。采用球盘式高速往复磨损试验装置(MFT-R4000)进行摩擦磨损试验；加载载荷为10N，往复运动频率为2Hz。对样品进行目测，观察样品有没有裂纹；往复运动的振幅和实验时间分别固定在5mm和600s。

下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：

实施例1

一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁，所述的高铬铸铁包括组分：Cr：15%、C：1.9%、Si：0.2%、Mn：0.3%、Ti:0.05%、Ni：0.7%、Al:0.05%、Mo：0.3%、V：0.05、Cu：0.1%、Re:0.01%，余量为铁。

所述的一种半自磨机分料口铸件按照以下方案制备

将所述的高铬铸铁原料500kg加入到感应炉中进行熔炼，熔炼温度1430℃；将熔炼得到的高铬铸铁水浇注到预制好的分料口铸件的模具内成型得到铸件，浇注温度为1280℃，然后冷却即可得到毛坯；然后将毛坯加热升温到800℃，保温1h然后继续升温到1000℃进保温2h，然后待铸件降温到400℃后将铸件放入到常温水中急冷，即可得到所述的铸件；其特征在于所述的急冷却水中含一种高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的急冷步骤中需要使用循环水冷却。

所述的急冷却水中含有3%的高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的一种高铬铸铁防裂纹淬火剂按照以下方法制备：

在反应釜中加入20kg的丙烯酸乙酯异氰酸酯，10kg的壳聚糖，15kg的7-烯辛基二甲基硅烷，0.001kg的乙烯基二茂铁，0.12kg氯铂酸，100kg的正丁醇，60℃混合2小时，蒸馏除去正丁醇,得到高铬铸铁防裂纹淬火剂。

本实验制备的高铬铸铁的磨损率为7.75×10^-4m³/Nm，维氏硬度为850HV，样品表面目测没有裂纹。

实施例2

一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁，所述的高铬铸铁包括组分：Cr：19%、C：2.4%、Si：0.6%、Mn：0.5%、Ti:1.6%、Ni：1.7%、Al:0.4%、Mo：1.1%、V：0.1%、Cu：0.5%、Re:0.05%，余量为铁。

所述的一种半自磨机分料口铸件按照以下方案制备

将所述的高铬铸铁原料700kg加入到感应炉中进行熔炼，熔炼温度1480℃；将熔炼得到的高铬铸铁水浇注到预制好的分料口铸件的模具内成型得到铸件，浇注温度为1290℃，然后冷却即可得到毛坯；然后将毛坯加热升温到900℃，保温7h然后继续升温到1050℃进保温3h，然后待铸件降温到500℃后将铸件放入到常温水中急冷，即可得到所述的铸件；其特征在于所述的急冷却水中含一种高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的急冷步骤中需要使用循环水冷却。

所述的急冷却水中含有5%的高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的一种高铬铸铁防裂纹淬火剂按照以下方法制备：

在反应釜中加入23kg的丙烯酸乙酯异氰酸酯，14kg的壳聚糖，17kg的7-烯辛基二甲基硅烷，0.002kg的乙烯基二茂铁，0.32kg氯铂酸，120kg的正丁醇，65℃混合3小时，蒸馏除去正丁醇,得到高铬铸铁防裂纹淬火剂。

本实验制备的高铬铸铁的磨损率为7.31×10^-4m³/Nm，维氏硬度为859HV，样品表面目测没有裂纹。

实施例3

一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁，所述的高铬铸铁包括组分：Cr：21%、C：2.7%、Si：1.0%、Mn：0.8%、Ti: 2.8%、Ni：2.9%、Al:0.9%、Mo：2.1%、V：0.05%、Cu：0.1%、Re:0.01%，余量为铁。

所述的一种半自磨机分料口铸件按照以下方案制备

将所述的高铬铸铁原料800kg加入到感应炉中进行熔炼，熔炼温度1430℃；将熔炼得到的高铬铸铁水浇注到预制好的分料口铸件的模具内成型得到铸件，浇注温度为1280℃，然后冷却即可得到毛坯；然后将毛坯加热升温到800℃，保温1h然后继续升温到1000℃进保温2h，然后待铸件降温到400℃后将铸件放入到常温水中急冷，即可得到所述的铸件；其特征在于所述的急冷却水中含一种高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的急冷步骤中需要使用循环水冷却。

所述的急冷却水中含有3%的高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的一种高铬铸铁防裂纹淬火剂按照以下方法制备：

在反应釜中加入40kg的丙烯酸乙酯异氰酸酯，20kg的壳聚糖，19kg的7-烯辛基二甲基硅烷，0.07kg的乙烯基二茂铁，0.46kg氯铂酸，200kg的正丁醇，80℃混合5小时，蒸馏除去正丁醇,得到高铬铸铁防裂纹淬火剂。

本实验制备的高铬铸铁的磨损率为7.01×10^-4m³/Nm，维氏硬度为868HV，样品表面目测没有裂纹。

对比例1

一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁，所述的高铬铸铁包括组分：Cr：19%、C：2.4%、Si：0.6%、Mn：0.5%、Ti:1.6%、Ni：1.7%、Al:0.4%、Mo：1.1%、V：0.1%、Cu：0.5%、Re:0.05%，余量为铁。

所述的一种半自磨机分料口铸件按照以下方案制备

将所述的高铬铸铁原料700kg加入到感应炉中进行熔炼，熔炼温度1490℃；将熔炼得到的高铬铸铁水浇注到预制好的分料口铸件的模具内成型得到铸件，浇注温度为1310℃，然后冷却即可得到毛坯；然后将毛坯加热升温到850℃，保温5h然后继续升温到1150℃进保温4h，然后待铸件降温到500℃后将铸件放入到常温水中急冷，即可得到所述的铸件；其特征在于所述的急冷却水中含一种高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的急冷步骤中需要使用循环水冷却。

所述的急冷却水中含有5%的高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的一种高铬铸铁防裂纹淬火剂按照以下方法制备：

在反应釜中加入15kg的7-烯辛基二甲基硅烷，1kg的壳聚糖，0.001kg的乙烯基二茂铁，0.12kg氯铂酸，100kg的正丁醇，60℃混合2小时，蒸馏除去正丁醇,得到高铬铸铁防裂纹淬火剂。

本实验制备的高铬铸铁的磨损率为8.31×10^-4m³/Nm，维氏硬度为859HV，样品表面目测没有裂纹。

对比例2

一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁，所述的高铬铸铁包括组分：Cr：19%、C：2.4%、Si：0.6%、Mn：0.5%、Ti:1.6%、Ni：1.7%、Al:0.4%、Mo：1.1%、V：0.1%、Cu：0.5%、Re:0.05%，余量为铁。

所述的一种半自磨机分料口铸件按照以下方案制备

将所述的高铬铸铁原料700Kkg加入到感应炉中进行熔炼，熔炼温度1490℃；将熔炼得到的高铬铸铁水浇注到预制好的分料口铸件的模具内成型得到铸件，浇注温度为1310℃，然后冷却即可得到毛坯；然后将毛坯加热升温到850℃，保温5h然后继续升温到1150℃进保温4h，然后待铸件降温到500℃后将铸件放入到常温水中急冷，即可得到所述的铸件；其特征在于所述的急冷却水中含一种高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的急冷步骤中需要使用循环水冷却。

所述的急冷却水中含有5%的高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的一种高铬铸铁防裂纹淬火剂按照以下方法制备：

在反应釜中加入20kg的丙烯酸乙酯异氰酸酯，10kg的壳聚糖，15kg的7-烯辛基二甲基硅烷，0.12kg氯铂酸，100kg的正丁醇，60℃混合2小时，蒸馏除去正丁醇,得到高铬铸铁防裂纹淬火剂。

本实验制备的高铬铸铁的磨损率为8.75×10^-4m³/Nm，维氏硬度为850HV，样品表面目测没有裂纹。

对比例3

一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁，所述的高铬铸铁包括组分：Cr：19%、C：2.4%、Si：0.6%、Mn：0.5%、Ti:1.6%、Ni：1.7%、Al:0.4%、Mo：1.1%、V：0.1%、Cu：0.5%、Re:0.05%，余量为铁。

所述的一种半自磨机分料口铸件按照以下方案制备

将所述的高铬铸铁原料700kg加入到感应炉中进行熔炼，熔炼温度1490℃；将熔炼得到的高铬铸铁水浇注到预制好的分料口铸件的模具内成型得到铸件，浇注温度为1310℃，然后冷却即可得到毛坯；然后将毛坯加热升温到850℃，保温5h然后继续升温到1150℃进保温4h，然后待铸件降温到500℃后将铸件放入到常温水中急冷，即可得到所述的铸件；其特征在于所述的急冷却水中含一种高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的急冷步骤中需要使用循环水冷却。

所述的急冷却水中含有5%的高铬铸铁防裂纹淬火剂。

所述的一种高铬铸铁防裂纹淬火剂按照以下方法制备：

在反应釜中加入20kg的丙烯酸乙酯异氰酸酯, 10kg的壳聚糖，0.001kg的乙烯基二茂铁，0.12kg氯铂酸，100kg的正丁醇，60℃混合2小时，蒸馏除去正丁醇,得到高铬铸铁防裂纹淬火剂。由上可知,本实施例不能进行硅氢加成反应。

本实验制备的高铬铸铁的磨损率为10.97×10^-4m³/Nm，维氏硬度为842HV，样品表面目测有细小裂纹。

对比例4

一种半自磨机的分料口铸件及其使用的高铬铸铁，所述的高铬铸铁包括组分：Cr：19%、C：2.4%、Si：0.6%、Mn：0.5%、Ti:1.6%、Ni：1.7%、Al:0.4%、Mo：1.1%、V：0.1%、Cu：0.5%、Re:0.05%，余量为铁。

所述的一种半自磨机分料口铸件按照以下方案制备

将所述的高铬铸铁原料700kg加入到感应炉中进行熔炼，熔炼温度1490℃；将熔炼得到的高铬铸铁水浇注到预制好的分料口铸件的模具内成型得到铸件，浇注温度为1310℃，然后冷却即可得到毛坯；然后将毛坯加热升温到850℃，保温5h然后继续升温到1150℃进保温4h，然后待铸件降温到500℃后将铸件放入到常温水中急冷，即可得到所述的铸件；

所述的急冷步骤中需要使用循环水冷却，为空白对比样。

本实验制备的高铬铸铁的磨损率为12.8×10^-4m³/Nm，维氏硬度为710HV，样品表面目测有细小裂纹。

Claims (4)

1.一种半自磨机的分料口铸件，其特征在于，按质量百分比含量，所述的高铬铸铁包括组分：Cr：15%-21%、C：1.9%-2.7%、Si：0.2%-1.0%、Mn：0.3%-0.8%、Ti:0.0%5-2.8%、Ni：0.7%-2.9%、Al:0.05%-0.9%、Mo：0.3%-2.1%、V：0.05%-0.15%、Cu：0.1%-0.9%、Re:0.01%-0.07%，余量为铁；

所述的一种半自磨机分料口铸件按照以下方法制备

按照质量份数，将所述的高铬铸铁原料500-800份加入到感应炉中进行熔炼，熔炼温度1430-1550℃；将熔炼得到的高铬铸铁水浇注到预制好的分料口铸件的模具内成型得到铸件，浇注温度为1280-1350℃，然后冷却即可得到毛坯；然后将毛坯加热升温到800-900℃，保温1-8h然后继续升温到1000-1100℃进保温2-6h，然后待铸件降温到400-600℃后将铸件放入到常温水中急冷，即可得到所述的铸件；

所述的急冷却水中含一种高铬铸铁防裂纹淬火剂；其制备方法为：

按照质量份数，在反应釜中加入20-40份的丙烯酸乙酯异氰酸酯，10-20份的壳聚糖,15-19份的7-烯辛基二甲基硅烷，0.001-0.07份的乙烯基二茂铁，0.12-0.46份氯铂酸100-200份的正丁醇，60-80℃混合2-5小时，得到高铬铸铁防裂纹淬火剂。

2.根据权利要求1所述的一种半自磨机的分料口铸件，其特征在于：所述的急冷步骤中需要使用循环水冷却。

3.根据权利要求1所述的一种半自磨机的分料口铸件，其特征在于：所述的急冷却水中含有3%-8%的高铬铸铁防裂纹淬火剂。

4.根据权利要求1所述的一种半自磨机的分料口铸件，其特征在于：丙烯酸乙酯异氰酸酯，7-烯辛基二甲基硅烷，乙烯基二茂铁在氯铂酸的作用下发生硅氢加成反应,生成高铬铸铁防裂纹淬火剂。

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