CN112899554A - 合金铸件及其制备方法 - Google Patents

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CN112899554A CN202110080638.0A CN202110080638A CN112899554A CN 112899554 A CN112899554 A CN 112899554A CN 202110080638 A CN202110080638 A CN 202110080638A CN 112899554 A CN112899554 A CN 112899554A
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孙思意
张志广
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Abstract

本发明提供一种合金铸件及其制备方法，合金铸件包括按质量分数计的：C:2.0‑3.2％；Si:0.8‑1.6％；Mn:4.0‑8.0％；V:4.0‑10.0％；Cr:5.0‑9.0％；Mo:0.01‑3.2％；Re‑Mg:0.4‑1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量的Fe。通过将合金铸件的化学成分控制在特定的范围内，将奥氏体+铁素体作为铸件的基体，硬度较高、形态要好、分布较均匀的碳化物作为硬质点。从而使铸件在铸态下就可获得不但硬度高、耐磨性高，而且具有较好的韧性，从而保证耐磨耐热铸件能适应各种工作环境。

Description

合金铸件及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金材料制备技术领域，具体而言，涉及一种合金铸件及其制备方法。
背景技术
磨损发生在矿山、煤炭开采、电力、机械、建材和冶金等国民经济各个环节。耐磨耐热铸件是物料研磨的关键消耗品，高的硬度和韧性，能有效提高铸件的耐磨性，降低铸件的破碎率和设备停机率，为企业既提高生产效率又降低了生产成本。因此，高寿命耐磨耐热材料的研发和使用对国民经济长期稳定发展具有重要的意义。
传统的耐磨材料多为镍硬铸铁、奥氏体锰钢、高铬铸铁和合金耐磨钢等。奥氏体锰钢在低冲击条件下，加工硬化效果不明显，耐磨性大大降低。镍硬铸铁和高铬铸铁虽然硬度高，耐磨性好，但是脆性较大。合金耐磨钢存在淬透性和淬硬性低的不足，耐磨性较差。因此，开发生产工艺简单，生产成本低廉，在铸态下就能满足一些较为严重的磨损工况的高性能耐磨材料并简单的热处理后其耐磨性、耐热性进一步提高的材料是非常重要的。
发明内容
本发明提供一种合金铸件及其制备方法，以改善上述技术问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的。
第一方面，本申请提供一种合金铸件，包括按质量分数计的：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:0.01-3.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量的Fe。
第二方面，本申请还提供上述的合金铸件的制备方法，包括以下步骤：制备铸件模型，将所述合金铸件中的除Re-Mg和Re外的原料混合后熔化，得原铁水，在预热的浇包中加入Re-Mg和Re，后加入所述原铁水混合，浇注于铸件模型中，冷却后热处理得所述合金铸件。
在一些实施方式中，所述制备铸件模型包括：根据铸件的形状，把切割EPS泡沫板制作得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模涂料并烘干，得到铸件模型。
在一些实施方式中，所述制备铸件模型还包括：在制备得到的铸件模型表面涂覆1-3mm的耐火涂料。
在一些实施方式中，所述将所述合金铸件中的除Re-Mg和Re外的原料混合后熔化，包括：按照顺序加入生铁、废钢、铬铁、钼铁、增碳剂待完全熔化后，按顺序和预定的时间间隔加入高碳锰铁、低碳钒铁、低碳硅铁，在熔液上覆盖一层除渣剂，进行扒渣，在出炉前2-3min内进行脱氧处理，待成分合格后出炉。
在一些实施方式中，熔化温度为1700-1800℃
在一些实施方式中，所述在预热的浇包中加入Re-Mg和Re，后加入所述原铁水混合，浇注于铸件模型中，包括：在预热的浇包中放入Re-Mg和Re，并在浇口使用陶瓷泡沫过滤净化原铁水，加入原铁水混合后，在1530-1600℃下浇注于铸件模型。
在一些实施方式中，在沙箱底部放入底砂并震动紧实，将所述铸件模型放入砂箱中，填砂后抽真空；将混合后的原铁水浇注于所述铸件模型上，待与所述铸件模型完全置换，将砂箱温度冷却，得到合金铸件，所述合金铸件含有球状碳化物。
在一些实施方式中，抽真空的真空度为0.04-0.06Mpa。
在一些实施方式中，热处理包括将合金铸件加热到960-1100℃，进行奥氏体化处理，保温120min以上，冷却。
本发明提供的合金铸件及其制备方法，通过将合金铸件的化学成分控制在特定的范围内，将奥氏体+铁素体作为铸件的基体，硬度较高、形态要好、分布较均匀的碳化物作为硬质点。从而使铸件在铸态下就可获得不但硬度高、耐磨性高，而且具有较好的韧性，从而保证耐磨耐热铸件能适应各种工作环境。
本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
有鉴于现有的合金材料的耐磨性、耐热性不足，本申请提出一种合金铸件及其制备方法。
选择适当的化学成分是保证耐磨耐热铸件获得良好的组织状态和优异性能的基本条件，化学成分的选择既要利于得到数目、形态和分布较为合理的碳化物又要利于获得具有一定的强度来支撑和镶嵌碳化物的基体，以期获得所要求的性能。
基于上述考虑，本申请提供一种合金铸件，1、包括按质量分数计的：
C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:0.01-3.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量的Fe。
本发明中耐磨耐热铸件的化学成分如下：C含量对白口铸铁的耐磨性有重要的影响，随着C含量的增加，碳化物数量增加，即硬度和耐磨性也增加。但是碳化物数量过多，会降低耐磨耐热铸件韧性，增大耐磨耐热铸件脆性，导致在磨损过程中碳化物会首先崩裂、剥落，因此C含量控制在2.0-3.2％较为合适。碳硅含量低可获得较高的机械强度和硬度，但流动性较差，因此Si含量控制在0.8-1.6％较为合适。
Cr可改变碳化物的相结构，提高了硬度，增加了抗磨性，同时又改善了基体和碳化物分布形态。Cr含量低时主要形成(Fe,Cr)3C型碳化物，显微硬度为840-1100HV，Cr含量较高时主要与C形成(Fe,Cr)7C3型碳化物，显微硬度为1500-1800HV，而Cr/C比会影响碳化物的形态和数量，从而影响铸铁的耐磨性。当Cr/C比较高时，M7C3主要弥散分布的块状以及六角状，对基体割裂作用小，材料具有较高的韧性。当Cr/C比较低时，M7C3主要为板条状，对基体的割裂作用比较严重，韧性较低；而Cr/C比高时，铸铁具有较高的韧性，可以缓解磨损过程中的应力集中，延迟碳化物的脱落，使铸铁具有更高的耐磨性，因此Cr含量控制在5.0-9.0％较合适。
V是强碳化物形成元素，能促进晶体形核，细化晶粒，首先与碳形成MC型碳化物从液相中析出，在冷却过程中又在基体中析出二次碳化物，基体上形成高硬度的碳化物相。VC的显微硬度为2300HV，比M7C3型碳化物高得多，当V含量和熔炼温度到达一定程度，VC以颗粒状和球状形态组织析出从而分散应力集中对基体的割裂作用减少，既增加了耐磨性又增加了韧性，材料的腐蚀在相界处进行的，由于相界面是球形封闭的，所以抑制了腐蚀的进行，V含量超过1.0％时，在高温下与普通铸铁相比强度成倍的增加，V含量提高到7.0％以上，抗拉强度变化不大，但延伸率是普通铸铁的十倍左右，在900℃含钒铸铁比普通铸铁有较少的增重，说明抗氧化性比较强。此外，由于V和C的原子数比约1:1(重量比为4:1)，优选配混球状V-C碳化物，使得V含量是C含量的3-6重量倍，因此V含量在4.0-10.0％比较合适。
Mn既是良好的脱硫剂，又有稳定和强化基体的作用，使C曲线右移，有利于提高淬透性、强度及耐磨性。Mn含量到达一定程度，铸铁中可以得到奥氏体基体，在使用过程中发生加工硬化效应即奥氏体转化为马氏体，耐磨铸铁硬度和耐磨性提高，因此Mn含量控制在4.0-8.0％比较合适。
Mo溶于基体和碳化物中，溶于基体的Mo具有抑制P的形成和提高淬透性的能力。Mo可使铸态组织细化，奥氏体增多，韧性和硬度都有所提高，也可使热处理淬透深度和耐磨性提高。1％的Mo，组织中不但有一次碳化物，基体上分布着更为细小的二次碳化物，超过2.5％时组织中有大量Mo的碳化物，Mo2C具有很高的熔点和硬度，可提高铸铁高温下的硬度，Mo可提高铸铁高温强度、抗蠕变力、蠕变断裂强度，当Mo含量大于0.75％时，其抗生长及抗氧化能力明显提高，因此Mo含量控制在0.01-3.2％较合适。
Re-Mg可以起到细化晶粒、强化晶界的作用，同时也具有改善碳化物的形态与分布，使碳化物由大片状变化为均匀的块状，降低了对基体的割裂程度，还有脱氧、脱硫净化铁液的作用，因此Re-Mg含量控制在0.4-1.0％较合适。Re能明显细化晶粒，这是因为Re元素与硫和氧有很强的亲和力，能形成高熔点的硫、氧复合夹杂物。在钢液凝固过程中，这些夹杂物可作为非自发结晶的核心，使晶粒细化。并且Re为表面活性元素，易富集在结晶前沿，阻止晶粒长大，使铸态晶粒细化。同时稀土元素沿晶界富集，抑制奥氏体晶粒的长大，使晶粒进一步细化。Re处理后，碳化物形态由针片状和连续网状变为不连续网状和颗粒状，一方面是因为凝固过程中，Re能富集在碳化物周围，阻止碳化物沿晶界长大，使碳化物细化，另一方面，在热处理过程中由于Re在晶界处富集，降低晶界能，使碳化物难以在晶界上形核，从而阻止了碳化物沿晶界析出和长大，因此改善了碳化物的形态，使其变为不连续分布的颗粒状碳化物。晶粒的细化和碳化物形态的改善，导致耐磨铸铁力学性能得到改善。
本发明中，奥氏体+铁素体作为铸件的基体，基体具有一定的强度来支撑和镶嵌碳化物，在工作环境下，由于受到磨损存在加工硬化的效应，形变诱发奥氏体转变为马氏体，基体硬度提高，耐磨性增加。白口铸铁脆性的主要原因在于白口铸铁碳化物的形状和分布破坏了基体的连续性，因此在外力的作用下，易于在材料中产生较大的应力集中，使裂纹易于萌生和扩展。为了提高白口铸铁的韧性，必须在保证基体机械性能良好的条件下，改善碳化物的形状和分布。最理想的情况是碳化物以小的球形存在，并在基体中均匀分布。Cr的添加使基体中固溶部分Cr元素，促进了基体的强化，有利于提高铸铁硬度。V是强碳化物形成元素，能促进晶体形核，细化晶粒，首先与碳形成MC型碳化物从液相中析出，碳化钒以颗粒状和球状形态组织析出从而分散应力集中对基体的割裂作用减少，既增加了耐磨性又增加了韧性。Mo溶于基体和碳化物中，使铸态组织细化，奥氏体增多，铸态韧性和硬度都提高，也可提高铸铁高温强度、抗蠕变力、蠕变断裂强度；Re-Mg可以起到细化晶粒、强化晶界的作用，同时也具有改善碳化物的形态与分布，还有脱氧、脱硫净化铁液的作用。此外，Re能明显晶粒的细化和碳化物形态的改善，导致耐磨铸铁力学性能得到改善。
上述的合金铸件可以按以下方式进行制备：制备铸件模型，将所述合金铸件中的除Re-Mg和Re外的原料混合后熔化，得原铁水，在预热的浇包中加入Re-Mg和Re，后加入所述原铁水混合，浇注于铸件模型中，冷却后得所述合金铸件。
具体的，制备铸件模型可以按以下方式进行：根据铸件的形状，利用切割器、泡沫胶等切割EPS泡沫板制作得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模涂料并烘干，得到铸件模型，通过消失模铸造方法制造合金铸件。并且，还可以在在制备得到的铸件模型表面涂覆1-3mm的耐火涂料，以提高耐火性能。
将所述合金铸件中的除Re-Mg和Re外的原料混合后熔化，得原铁水的过程中，可以按照固定的顺序进行。例如：在中频感应炉中进行熔炼，先加入生铁、废钢、铬铁、钼铁、增碳剂待完全熔化后，按顺序和预定的时间间隔加入高碳锰铁、低碳钒铁以及低碳硅铁，例如可以在出炉前5-8min加入高碳锰铁、低碳钒铁以及低碳硅铁，其中，预定的时间间隔可以是5s-1min等，在此不做限定。然后在熔液上覆盖一层除渣剂，进行扒渣，在出炉前2-3min内进行脱氧处理，处理后对铁水的化学成分进行分析，待成分合格后出炉。为了保证耐磨耐热铸件具有优异的性能，在熔化时的温度可以控制在1700-1800℃，熔化后，在预热的浇包中加入Re-Mg和Re，后加入所述原铁水混合，在1530-1600℃下浇注于铸件模型中。具体的，浇注过程可以按以下方式进行：在沙箱底部放入底砂并震动紧实，将所述铸件模型放入砂箱中，填砂后抽真空，抽真空的真空度可以是0.04-0.06Mpa；将混合后的原铁水浇注于所述铸件模型上，待与所述铸件模型完全置换，将砂箱温度冷却，得到合金铸件，所述合金铸件含有球状碳化物。
冷却后进行热处理，为了保证耐磨耐热铸件具有优异的性能，热处理可以具体包括：将合金铸件加热到960-1100℃，进行奥氏体化处理，保温120min以上，冷却至室温。热处理过程中，发生质变的有如下2个阶段：1)在960～1100℃保温一段时间，使基体全部转化为奥氏体并使奥氏体均匀化；2)然后出炉冷却，使基体组织转变为铁素体和稳定的奥氏体，冷却后得合金铸件。
本发明制备的合金铸件，奥氏体+铁素体作为铸件的基体，基体具有一定的强度来支撑和镶嵌碳化物，碳化物以颗粒状和球状形态组织析出从而分散应力集中对基体的割裂作用减少，既增加了耐磨性又增加了韧性。从而使铸件在铸态下就可获得不但硬度高、耐磨性高，而且具有较好的韧性，从而保证耐磨耐热铸件能适应各种工作环境。
以下结合具体的实施例对本发明进行进一步描述。
实施例1
本实施例提供一种合金铸件，其含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件，合金铸件的基体为奥氏体+铁素体，合金铸件的成分按质量百分数计包括：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:0.01-0.2％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量Fe。
其制造方法包括如下步骤：
S11、根据铸件的形状，把EPS泡沫板利用电热切割器和泡沫胶制作，得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模专用涂料并烘干，得到铸件模型。
S12、将配比好的合金原料按照特定的加料顺序加入炉中并进行熔化，得到多元合金原铁水。
S13、将所述Re加入到预热的浇包中，再将多元合金原铁水浇注至所述铸件模型中，冷却后得到含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件。
实施例2
本实施例提供一种合金铸件，其含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件，其中，合金铸件的成分按质量百分数计包括：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:0.01-0.2％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量Fe。
其制造方法包括如下步骤：
S21、根据铸件的形状，把EPS泡沫板利用电热切割器和泡沫胶制作，得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模专用涂料并烘干，得到铸件模型。
S22、将配比好的合金原料按照特定的加料顺序加入炉中并进行熔化，得到多元合金原铁水。
S23、将所述Re加入到预热的浇包中，再将多元合金原铁水浇注至所述铸件模型中，冷却后得到含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件。
S24、先将所述耐磨耐热铸件加热到960～1100℃，保温时间为120min以上，进行奥氏体化处理，随后取出，以一定的速度冷却到室温。
实施例3
本实施例提供一种合金铸件，其含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件，其中，合金铸件的成分按质量百分数计包括：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:0.01-0.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量Fe。本实施例在实验例1的基础上加入了Re-Mg，Re-Mg可以起到细化晶粒、强化晶界的作用，同时也具有改善碳化物的形态与分布，还有脱氧、脱硫净化铁液的作用。
S31、根据铸件的形状，把EPS泡沫板利用电热切割器和泡沫胶制作，得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模专用涂料并烘干，得到铸件模型。
S32、将配比好的合金原料按照特定的加料顺序加入炉中并进行熔化，得到多元合金原铁水。
S33、将所述Re-Mg和Re加入到预热的浇包中，再将多元合金原铁水倒入浇包中，随后将包中的铁液浇注至所述铸件模型中，冷却后得到含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件。
实施例4
本实施例提供一种合金铸件，其含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件，其中，合金铸件的成分按质量百分数计包括：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:0.01-0.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量Fe。本实施例在实验例3的基础上对所述耐磨耐热铸件进行热处理，得到耐磨耐热铸件。
S41、根据铸件的形状，把EPS泡沫板利用电热切割器和泡沫胶制作，得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模专用涂料并烘干，得到铸件模型。
S42、将配比好的合金原料按照特定的加料顺序加入炉中并进行熔化，得到多元合金原铁水。
S43、将所述Re-Mg和Re加入到预热的浇包中，再将多元合金原铁水倒入浇包中，随后将包中的铁液浇注至所述铸件模型中，冷却后得到含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件。
S44、先将所述耐磨耐热铸件加热到960～1100℃，保温时间为120min以上，进行奥氏体化处理，随后取出，以一定的速度冷却到室温。
实施例5
本实施例提供一种合金铸件，其含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件，其中，合金铸件的成分按质量百分数计包括：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:0.7-1.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量Fe。本实施例在实验例3的基础上在铸件的成分中加入Mo，Mo溶于基体和碳化物中，使铸态组织细化，奥氏体增多，铸态韧性和硬度都提高。
S51、根据铸件的形状，把EPS泡沫板利用电热切割器和泡沫胶制作，得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模专用涂料并烘干，得到铸件模型。
S52、将配比好的合金原料按照特定的加料顺序加入炉中并进行熔化，得到多元合金原铁水。
S53、将所述Re-Mg和Re加入到预热的浇包中，再将多元合金原铁水倒入浇包中，随后将包中的铁液浇注至所述铸件模型中，冷却后得到含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件。
实施例6
本实施例提供一种合金铸件，其含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件，其中，合金铸件的成分按质量百分数计包括：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:0.7-1.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量Fe。本实施例在实验例5的基础上将对铸件进行热处理，冷却后得到耐磨耐热铸件。
S61、根据铸件的形状，把EPS泡沫板利用电热切割器和泡沫胶制作，得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模专用涂料并烘干，得到铸件模型。
S62、将配比好的合金原料按照特定的加料顺序加入炉中并进行熔化，得到多元合金原铁水。
S63、将所述Re-Mg和Re加入到预热的浇包中，再将多元合金原铁水倒入浇包中，随后将包中的铁液浇注至所述铸件模型中，冷却后得到含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件。
S64、先将所述耐磨耐热铸件加热到960～1100℃，保温时间为120min以上，进行奥氏体化处理，随后取出，以一定的速度冷却到室温。
实施例7
本实施例提供一种合金铸件，其含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件，其中，合金铸件的成分按质量百分数计包括：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:1.7-2.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量Fe。本实施例在实验例5的基础上继续增加Mo的含量，使铸件组织中生成少量的碳化物。
S71、根据铸件的形状，把EPS泡沫板利用电热切割器和泡沫胶制作，得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模专用涂料并烘干，得到铸件模型。
S72、将配比好的合金原料按照特定的加料顺序加入炉中并进行熔化，得到多元合金原铁水。
S73、将所述Re-Mg和Re加入到预热的浇包中，再将多元合金原铁水倒入浇包中，随后将包中的铁液浇注至所述铸件模型中，冷却后得到含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件。
实施例8
本实施例提供一种合金铸件，其含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件，其中，合金铸件的成分按质量百分数计包括：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:1.7-2.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量Fe。本实施例在实验例7的基础上将对铸件进行热处理，冷却后得到耐磨耐热铸件。
S81、根据铸件的形状，把EPS泡沫板利用电热切割器和泡沫胶制作，得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模专用涂料并烘干，得到铸件模型。
S82、将配比好的合金原料按照特定的加料顺序加入炉中并进行熔化，得到多元合金原铁水。
S83、将所述Re-Mg和Re加入到预热的浇包中，再将多元合金原铁水倒入浇包中，随后将包中的铁液浇注至所述铸件模型中，冷却后得到含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件。
S84、先将所述耐磨耐热铸件加热到960～1100℃，保温时间为120min以上，进行奥氏体化处理，随后取出，以一定的速度冷却到室温。
实施例9
本实施例提供一种合金铸件，其含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件，其中，合金铸件的成分按质量百分数计包括：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:2.7-3.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量Fe。本实施例在实验例7的基础上继续增加Mo的含量，使铸件组织中生成大量的碳化物，Mo2C具有很高的熔点和硬度，可提高铸铁高温下的硬度。
S91、根据铸件的形状，把EPS泡沫板利用电热切割器和泡沫胶制作，得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模专用涂料并烘干，得到铸件模型。
S92、将配比好的合金原料按照特定的加料顺序加入炉中并进行熔化，得到多元合金原铁水。
S93、将所述Re-Mg和Re加入到预热的浇包中，再将多元合金原铁水倒入浇包中，随后将包中的铁液浇注至所述铸件模型中，冷却后得到含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件。
实施例10
本实施例提供一种合金铸件，其含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件，其中，合金铸件的成分按质量百分数计包括：C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:2.7-3.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量Fe。本实施例在实验例9的基础上将对铸件进行热处理，冷却后得到耐磨耐热铸件。
S101、根据铸件的形状，把EPS泡沫板利用电热切割器和泡沫胶制作，得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模专用涂料并烘干，得到铸件模型。
S102、将配比好的合金原料按照特定的加料顺序加入炉中并进行熔化，得到多元合金原铁水。
S103、将所述Re-Mg和Re加入到预热的浇包中，再将多元合金原铁水倒入浇包中，随后将包中的铁液浇注至所述铸件模型中，冷却后得到含有球状碳化物的多元合金耐磨耐热铸件。
S104、先将所述耐磨耐热铸件加热到960～1100℃，保温时间为120min以上，进行奥氏体化处理，随后取出，以一定的速度冷却到室温。
本申请中，通过添加Mn既是良好的脱硫剂，又有稳定和强化基体的作用，Mn含量到达一定程度，铸铁中可以得到奥氏体基体，在使用过程中发生加工硬化效应即奥氏体转化为马氏体，耐磨铸铁硬度和耐磨性提高；加入Cr改变了碳化物的相结构，提高了硬度，增加了抗磨性，同时又改善了基体和碳化物分布形态；加入V能促进晶体形核，细化晶粒，且是强烈形成碳化物元素，V的含量和熔炼温度达到一定程度能形成高硬度的颗粒状和球状碳化物从而分散应力集中对基体的割裂作用减少，提高了合金的耐磨性和韧性；加入Mo溶于基体和碳化物中，溶于基体的Mo具有抑制P的形成和提高淬透性的能力，Mo可使铸态组织细化，奥氏体增多，韧性和硬度都有所提高，也可使热处理淬透深度和耐磨性提高。当Mo的含量达到一定程度，组织中有大量Mo的碳化物，Mo2C具有很高的熔点和硬度，可提高铸铁高温下的硬度；加入RE-Mg可以起到细化晶粒、强化晶界的作用，同时也具有改善碳化物的形态与分布，还有脱氧、脱硫净化铁液的作用，Re能明显细化晶粒，碳化物形态由针片状和连续网状变为不连续网状和颗粒状，晶粒的细化和碳化物形态的改善，导致耐磨铸铁力学性能得到改善。因此该耐磨耐热铸件耐磨性优异，韧性好。本实例中通过合适的金属组分的配比，能够显著提升铁基合金的硬度、耐磨性、耐热性、强度和韧性。该制备方法工艺步骤少，操作简单，易于实现，制备的多元合金耐磨耐热铸件具有优异的耐磨性和韧性。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种合金铸件，其特征在于，包括按质量分数计的：
C:2.0-3.2％；Si:0.8-1.6％；Mn:4.0-8.0％；V:4.0-10.0％；Cr:5.0-9.0％；Mo:0.01-3.2％；Re-Mg:0.4-1.0％；P:≤0.03％；S:≤0.04％；Re≤0.05％和余量的Fe。
2.如权利要求1所述的合金铸件的制备方法，其特征在于，包括：
制备铸件模型，将所述合金铸件中的除Re-Mg和Re外的原料混合后熔化，得原铁水，在预热的浇包中加入Re-Mg和Re，后加入所述原铁水混合，浇注于铸件模型中，冷却后热处理得所述合金铸件。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述制备铸件模型包括：根据铸件的形状，切割EPS泡沫板制作得到铸型，在铸型的表面涂覆消失模涂料并烘干，得到铸件模型。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述制备铸件模型还包括：在制备得到的铸件模型表面涂覆1-3mm的耐火涂料。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述合金铸件中的除Re-Mg和Re外的原料混合后熔化，包括：
在中频感应炉中进行熔炼，按照顺序加入生铁、废钢、铬铁、钼铁、增碳剂待完全熔化后，按顺序和预定的时间间隔加入高碳锰铁、低碳钒铁、低碳硅铁，在熔液上覆盖一层除渣剂，进行扒渣，在出炉前2-3min内进行脱氧处理，待成分合格后出炉。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，熔化温度为1700-1800℃。
7.如权利要求2-6任一项所述的方法，其特征在于，所述在预热的浇包中加入Re-Mg和Re，后加入所述原铁水混合，浇注于铸件模型中，包括：
在预热的浇包中放入Re-Mg和Re，并在浇口使用陶瓷泡沫过滤净化原铁水，加入原铁水混合后，在1530-1600℃下浇注于铸件模型。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在沙箱底部放入底砂并震动紧实，将所述铸件模型放入砂箱中，填砂后抽真空；将混合后的原铁水浇注于所述铸件模型上，待与所述铸件模型完全置换，将砂箱温度冷却，得到合金铸件，所述合金铸件含有球状碳化物。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，抽真空的真空度为0.04-0.06Mpa。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热处理包括：将合金铸件加热到960-1100℃，进行奥氏体化处理，保温120min以上，冷却。
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