CN114351037A

CN114351037A - 一种高韧性低铬白口铸铁磨段

Info

Publication number: CN114351037A
Application number: CN202111443864.7A
Authority: CN
Inventors: 陈全心; 陈灿光; 桂劲松; 程琦; 戴靖; 方剑锋
Original assignee: Ningguo Huafeng Wear Resistant Material Co ltd
Current assignee: Ningguo Huafeng Wear Resistant Material Co ltd
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2041-11-30
Also published as: CN114351037B

Abstract

本发明公开了一种高韧性低铬白口铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.05‑3.68％、Cr：4.2‑4.9％、Si：2.7‑3.2％、Cu：0.22‑0.41％、Mn：1.2‑1.48％、B：0.035‑0.049％、La+Ce+Yb：0.1‑1％、Al：0.05‑0.12％、Ti：0.026‑0.033％、Mo：0.25‑0.39％、V：0.37‑0.46％、Zr：0.03‑0.05％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。本发明提出的高韧性低铬白口铸铁磨段，其硬度高，韧性好，耐磨性能优异，在使用过程中，破碎率低，使用寿命长。

Description

一种高韧性低铬白口铸铁磨段

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种高韧性低铬白口铸铁磨段。

背景技术

球磨机是广泛用于建材、冶金、矿山、电力等行业破碎物料的关键设备，磨段是球磨机中常用的研磨介质，其直接影响了物料破碎质量以及生产效率，进而影响了生产企业的生产成本，因此，提高磨段的综合性能，延长其使用寿命具有重要的经济意义。低铬白口铸铁是一种廉价的耐磨材料，其拥有良好的耐磨性和硬度，且生产工艺简单，价格低廉，被广泛用作多种耐磨材料，但是低铬白口铸铁韧性低，在使用中往往存在使用寿命短的缺陷，限制了其应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高韧性低铬白口铸铁磨段，其硬度高，韧性好，耐磨性能优异，在使用过程中，破碎率低，使用寿命长。

本发明提出的一种高韧性低铬白口铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.05-3.68％、Cr：4.2-4.9％、Si：2.7-3.2％、Cu：0.22-0.41％、Mn：1.2-1.48％、B：0.035-0.049％、La+Ce+Yb：0.1-1％、Al：0.05-0.12％、Ti：0.026-0.033％、Mo：0.25-0.39％、V：0.37-0.46％、Zr：0.03-0.05％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。

优选地，Cu、Mo、Cr的质量百分比满足以下关系式：Cu+Mo+Cr＝4.9-5.4％。

优选地，Si、Mn、Cu、Mo的质量百分比满足以下关系式：Si+Mn＝5×Cu+4.2×Mo+0.73％。

优选地，B、Cu、Mo的质量百分比满足以下关系式：3×B+Mo≥Cu。

优选地，La、Ce、Yb的质量百分比满足以下关系式：La＝2×Ce，且La≥Yb。

优选地，所述高韧性低铬白口铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.1％、Cr：4.5％、Si：2.788％、Cu：0.38％、Mn：1.48％、B：0.035％、La：0.4％、Ce：0.2％、Yb：0.3％、Al：0.07％、Ti：0.031％、Mo：0.39％、V：0.42％、Zr：0.04％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。

优选地，所述高韧性低铬白口铸铁磨段，经过下述热处理过程：将待处理件升温至650-700℃，保温30-60min，然后升温至960-980℃保温120-180min，空冷，升温至170-220℃保温20-60min，然后升温至250-300℃保温60-120min空冷；再升温至520-580℃保温10-30min，升温至600-730℃保温20-45min，空冷。

优选地，在升温的过程中，升温速度为8-13℃/min。

碳是决定铸铁硬度和冲击功的关键元素，碳含量高，则硬度高，但是比较脆，本发明所述高韧性低铬白口铸铁磨段，其化学成分中，适当提高了C的含量，将其含量控制在3.05-3.68％，提高了磨段的硬度，同时添加了Si、Mn、Mo、Cu和Cr，并使其满足关系式Si+Mn＝5×Cu+4.2×Mo+0.73％和Cu+Mo+Cr＝4.9-5.4％，发挥各元素的协同作用，改善了材料的淬透性并增加了奥氏体的稳定性，推迟奥氏体的珠光体转变，热处理时促进马氏体的生成，使材料的硬度和冲击功值都提高，使得到的组织中晶粒更加细小，改善了磨段的韧性，改善了C含量的增加引起的脆性大的缺陷；添加了Si，并使其含量具体控制在2.7-3.2％，调控了体系中碳化物的形状和含量，使体系中的碳化物形核率增大，尺寸变得细小，碳化物含量增加，基体的硬度以及宏观硬度增加，磨损性能提高，同时在基体组织中能产生相变诱发效应，减少应力集中，有高的裂纹扩展能力，提高铸铁的耐磨性能；加入了B，并使B、Cu、Mo的质量百分比满足关系式3×B+Mo≥Cu，发挥协同作用，显著提高了铸铁的硬度，改善了磨段的耐磨性；稀土La、Ce、Yb加入体系中，且La、Ce、Yb的质量百分比满足关系式La＝2×Ce，且La≥Yb，改善了结晶组织，保证硬度的条件下提高了韧性，进而提高了磨段的使用寿命。

本发明所述高韧性低铬白口铸铁磨段，通过化学成分的优化，并将其进行了特殊的热处理过程，控制了热处理过程的温度和时间，使铸铁中的基体组织和碳化物均得以细化，碳化物呈孤立分布，补偿了其尖角效应对韧性造成的负面影响，使得到的磨段达到了硬度和韧性的良好配合，使其冲击韧性好，硬度高，使用寿命长。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本发明提出的一种高韧性低铬白口铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.68％、Cr：4.21％、Si：2.7％、Cu：0.41％、Mn：1.256％、B：0.049％、La：0.04％、Ce：0.02％、Yb：0.04％、Al：0.12％、Ti：0.026％、Mo：0.28％、V：0.46％、Zr：0.03％、P：0.04％、S：0.04％，余量为Fe。

实施例2

本发明提出的一种高韧性低铬白口铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.05％、Cr：4.21％、Si：2.7％、Cu：0.34％、Mn：1.2％、B：0.035％、La：0.5％、Ce：0.25％、Yb：0.25％、Al：0.05％、Ti：0.033％、Mo：0.35％、V：0.37％、Zr：0.05％、P：0.05％、S：0.05％，余量为Fe。

经过下述热处理过程：升温至700℃，保温30min，然后升温至980℃保温120min，空冷，升温至220℃保温20min，然后升温至270℃保温120min空冷；再升温至580℃保温10min，升温至730℃保温20min，空冷；在升温的过程中，升温速度为9℃/min。

实施例3

本发明提出的一种高韧性低铬白口铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.12％、Cr：4.59％、Si：2.71％、Cu：0.41％、Mn：1.33％、B：0.04％、La：0.02％、Ce：0.01％、Yb：0.01％、Al：0.07％、Ti：0.03％、Mo：0.3％、V：0.39％、Zr：0.036％、P：0.01％、S：0.03％，余量为Fe。

经过下述热处理过程：将待处理件升温至670℃，保温35min，然后升温至965℃保温130min，空冷，升温至170℃保温60min，然后升温至250℃保温60min空冷；再升温至560℃保温15min，升温至720℃保温30min，空冷；在升温的过程中，升温速度为13℃/min。

实施例4

本发明提出的一种高韧性低铬白口铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.52％、Cr：4.6％、Si：2.706％、Cu：0.41％、Mn：1.25％、B：0.045％、La：0.04％、Ce：0.02％、Yb：0.01％、Al：0.11％、Ti：0.029％、Mo：0.28％、V：0.43％、Zr：0.041％、P：0.08％、S：0.04％，余量为Fe。

经过下述热处理过程：将待处理件升温至650℃，保温40min，然后升温至960℃保温150min，空冷，升温至180℃保温35min，然后升温至260℃保温80min空冷；再升温至530℃保温25min，升温至600℃保温45min，空冷；在升温的过程中，升温速度为12℃/min。

实施例5

本发明提出的一种高韧性低铬白口铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.1％、Cr：4.5％、Si：2.788％、Cu：0.38％、Mn：1.48％、B：0.035％、La：0.4％、Ce：0.2％、Yb：0.3％、Al：0.07％、Ti：0.031％、Mo：0.39％、V：0.42％、Zr：0.04％、P：0.03％、S：0.05％，余量为Fe。

经过下述热处理过程：将待处理件升温至680℃，保温45min，然后升温至970℃保温120min，空冷，升温至180℃保温45min，然后升温至270℃保温80min空冷；再升温至550℃保温22min，升温至700℃保温35min，空冷；在升温的过程中，升温速度为10℃/min。

对比例1

与实施例5的不同仅在于：其化学成分按质量百分比包括：C：3.75％、Cr：4.95％、Si：2.5％、Cu：0.45％、Mn：1.1％、B：0.03％、La：0.5％、Ce：0.3％、Yb：0.3％、Al：0.02％、Ti：0.04％、Mo：0.45％、V：0.5％、Zr：0.06％、P：0.03％、S：0.05％，余量为Fe。

对比例2

与实施例5的不同仅在于：其化学成分按质量百分比包括：C：3％、Cr：4％、Si：3.5％、Cu：0.2％、Mn：1.55％、B：0.05％、La：0.05％、Ce：0.03％、Yb：0.01％、Al：0.15％、Ti：0.02％、Mo：0.2％、V：0.3％、Zr：0.02％、P：0.03％、S：0.05％，余量为Fe。

对比例3

与实施例5的不同仅在于：其化学成分按质量百分比包括：C：3.8％、Cr：4.5％、Si：2.788％、Cu：0.38％、Mn：1.6％、B：0.035％、La：0.4％、Ce：0.2％、Yb：0.3％、Al：0.07％、Ti：0.04％、Mo：0.39％、V：0.42％、Zr：0.04％、P：0.03％、S：0.05％，余量为Fe。

对本发明实施例1-5以及对比例1-3的磨段进行性能检测，其中，用HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计进行洛氏硬度测试；冲击试验用摆锤式冲击试验机测试；用MLD-10型动载磨料磨损试验机进行耐磨性测试，其中，冲锤质量为10kg，磨损上试样每平方厘米冲击功为1J，磨损时间为1h，磨料为石英砂，石英砂流速为50公斤/h，下试样为45#钢；经测试可知，实施例1-5磨段的硬度≥59HRC，对比例1-3磨段的硬度为50-53HRC；实施例1-5磨段的冲击吸收能量≥3.9J，而对比例1-3磨段的冲击吸收能量为3.11-3.5J；实施例1-5磨段60min磨损失重≤0.1219g，而对比例1-3磨段60min磨损失重为0.2841-0.32g。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高韧性低铬白口铸铁磨段，其特征在于，其化学成分按质量百分比包括：C：3.05-3.68％、Cr：4.2-4.9％、Si：2.7-3.2％、Cu：0.22-0.41％、Mn：1.2-1.48％、B：0.035-0.049％、La+Ce+Yb：0.1-1％、Al：0.05-0.12％、Ti：0.026-0.033％、Mo：0.25-0.39％、V：0.37-0.46％、Zr：0.03-0.05％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述高韧性低铬白口铸铁磨段，其特征在于，Cu、Mo、Cr的质量百分比满足以下关系式：Cu+Mo+Cr＝4.9-5.4％。

3.根据权利要求1或2所述高韧性低铬白口铸铁磨段，其特征在于，Si、Mn、Cu、Mo的质量百分比满足以下关系式：Si+Mn＝5×Cu+4.2×Mo+0.73％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述高韧性低铬白口铸铁磨段，其特征在于，B、Cu、Mo的质量百分比满足以下关系式：3×B+Mo≥Cu。

5.根据权利要求1-4中任一项所述高韧性低铬白口铸铁磨段，其特征在于，La、Ce、Yb的质量百分比满足以下关系式：La＝2×Ce，且La≥Yb。

6.根据权利要求1-5中任一项所述高韧性低铬白口铸铁磨段，其特征在于，其化学成分按质量百分比包括：C：3.1％、Cr：4.5％、Si：2.788％、Cu：0.38％、Mn：1.48％、B：0.035％、La：0.4％、Ce：0.2％、Yb：0.3％、Al：0.07％、Ti：0.031％、Mo：0.39％、V：0.42％、Zr：0.04％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。

7.根据权利要求1-6中任一项所述高韧性低铬白口铸铁磨段，其特征在于，经过下述热处理过程：将待处理件升温至650-700℃，保温30-60min，然后升温至960-980℃保温120-180min，空冷，升温至170-220℃保温20-60min，然后升温至250-300℃保温60-120min空冷；再升温至520-580℃保温10-30min，升温至600-730℃保温20-45min，空冷。

8.根据权利要求7所述高韧性低铬白口铸铁磨段，其特征在于，在升温的过程中，升温速度为8-13℃/min。