CN115537642B - 过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法 - Google Patents

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Abstract

过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法，属于铸造技术领域。以废钢、增碳剂、铬铁、硅铁和锰铁为原料，在中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后，加入金属铝脱氧，升温至1564‑1587℃时，取样分析合格后将铁水出炉到浇包。铁水经扒渣、静置后，当温度降至1475‑1488℃，采用消失模铸造方法，将铁水浇入预先放置有泡沫塑料模样的铸型中，泡沫塑料模样中均匀分布悬浮剂。本发明过共晶高铬铸铁初生碳化物显著细化，强韧性和耐磨性显著提升，推广应用具有良好的效果。

Description

过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法
技术领域
本发明公开了过共晶高铬铸铁制造方法，特别涉及一种过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法，属于铸造技术领域。
背景技术
过共晶高铬铸铁是在普通亚共晶高铬铸铁基础上发展起来的，相比于普通亚共晶高铬铸铁，过共晶高铬铸铁还有更多的铬和碳元素，具有更多的碳化物硬质相，具有更好的耐磨、耐蚀性。与亚共晶高铬铸铁的先析出相是塑韧性好的初生奥氏体不同，过共晶高铬铸铁中的先析出相是脆性的初生碳化物，其尺寸大，导致普通过共晶高铬铸铁脆性极大，铸造和使用中极易发生断裂，严重制约了过共晶高铬铸铁的推广应用。细化过共晶高铬铸铁的初生碳化物，从而降低共晶高铬铸铁的脆性，已引起了铸造工作者的重视。
为了细化初生碳化物，中国发明专利CN114657451A公开了一种过共晶高铬铸铁及其悬浮、变质复合处理方法，由质量百分数为(3.5～4.0)％的C、(18～25)％的Cr、(0.3～0.7)％的Mn、(0.8～1.2)％的Si、(0-0.05)％的S、(0-0.05)％的P、余量Fe组成；处理过程为：1)将废钢、铬铁、硅铁及锰铁混合加热熔化，再升温后脱氧，得过共晶高铬铸铁液；2)倒入到浇包内，于此同时，在浇包内采用变质处理的方法进行细化初生碳化物；3)在过共晶高铬铸铁液的上方撒除渣剂，待过共晶高铬铸铁液的温度降至1360～1390℃后进行浇注，边浇筑边加入悬浮剂；4)浇注后在浇道口处覆盖耐火石棉保温，再冷却至室温，完成过共晶高铬铸铁的悬浮、变质复合处理，该过共晶高铬铸铁及其悬浮、变质复合处理方法能够有效提高高铬铸铁的性能。中国发明专利CN114717467A还公开了一种过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用，其中过共晶高铬铸铁材料包括以下质量百分比的化学成分：C3.8％-4.6％、Cr27％-46％、Si0.5％-2％、Mn0.5％-1.3％、Ni0.1％-0.5％、Mo0.02-2％、Ti0.02％-1.5％、Cu0.01％-0.2％、V0.1％-0.3％、W0.015-1.5％、Al≤0.2％、P≤0.05％、S≤0.05％、B≤0.05％，余量为Fe。该发明通过合理控制化学成分和含量，通过加大碳含量并引入Ti、Mo元素，细化初生碳化物并形成第二相硬质颗粒，从而得到综合性能优良的过共晶高铬铸铁材料并提高使用寿命。中国发明专利CN114318117A还公开了一种用于重磨料磨损的过共晶高铬铸铁，包括以下处理步骤：S1、装料，将碳、铬和钼放入冷炉中，其中铬重量比是炭的十倍并加12.5％；S2、以低于50℃/小时的速度升温加热，加热到950-1050℃，S3、在950～1050℃下保温，再此期间，铸件壁厚每增加25mm，则保温1小时，至少保温3小时，S4、采取吹风或喷雾等方法加速冷却，铸件各部位的冷却均匀，S5、回火，温度在400～500℃之间对冷却后的铸件回火，并保温3-4小时，S6、在740～780℃之间退火，退火时保温时间可为4～8小时，然后炉冷到300℃以下，得到可加工的铸件，S7、将铸件加工后做硬化处理。该发明的优点：提高铸件的耐磨性，碳化物应力增加。该发明的优点：提高铸件的耐磨性、耐腐蚀性和使用寿命。中国发明专利CN113025874A还公开了一种过共晶高铬铸铁及其孕育变质处理方法，属于耐磨铸铁材料技术领域。合金成分为C:4.00-4.20％,Cr:35.0-35.2％,Mn:0.51-0.54％,Mo:1.07-1.11％,Si:0.69-0.72％,P:≤0.03％,S:≤0.03％,其余为铁。制备工艺：先制备铁水、脱氧，倒入浇包；在浇包内采用孕育变质的方法进行细化初生碳化物；浇注前在铁液上方撒上除渣剂，待铁液温度降至1440℃-1460℃时进行浇注；铸件经清砂打磨后进行热处理，1000℃/保温1小时+500℃/保温3小时。使材料在拥有较高硬度和耐磨性能的同时具备一定的韧性。
中国发明专利CN110724871A公开了一种过共晶高铬铸铁穿孔机导板的制备方法，该奥氏体高铬铸铁的化学成分为：C3.0～3.5％、Cr30～35％、Si1.5～2.0％、Ni4.0～4.5％、Ti0.4～2.0％、N0～0.8％、Al1.3～1.7％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe；所述制备方法包括以下步骤，S1、熔炼：将生铁、硅铁、石墨、电解镍、锰铁放入熔炼炉中熔炼升温，后加入Al进行脱氧，之后在铁水中加入一定量Ti和N元素；S2、浇铸：将金属液浇注到模具成型，待冷却至室温即可得到成品。该发明通过合理控制了过共晶高铬铸铁穿孔机导板的化学成分含量，通过引入Ti、N元素，稳定奥氏体相区，并形成第二相硬质颗粒，从而得到综合性能优良的过共晶高铬铸铁穿孔机导板并改善其综合性能并提高在极端工作环境的使用寿命。中国实用新型CN210079668U还公开了一种增强过共晶高铬铸铁板锤，包括板锤本体，板锤本体的中间部位为安装部，在安装部对应的板锤本体内部嵌设有柔性材料层，柔性材料与板锤本体复合为一体，柔性材料层是腔型结构，腔型结构是由钢筋编织的钢筋网折弯成形成的，板锤本体为过共晶高铬铸铁板锤。该实用新型具有使过共晶高铬铸铁板锤的晶粒细化，晶界净化，夹杂物减少，碳化物弥散分布的特点，从而能够大幅度提高过共晶高铬铸铁板锤的耐磨性及使用安全性。中国发明专利CN110079725A还公开了一种超高耐磨过共晶高铬铸铁材料，超高耐磨过共晶高铬铸铁材料包括以下质量百分比的化学成分：C：4.0-5.0；Cr：25-35；Si：0.5-1.0；Mn：1.5-2.5；Ni：≤1；Mo：2-4；余量为Fe。该发明还涉及一种超高耐磨过共晶高铬铸铁材料的制备方法，涉及到熔炼工艺以及稳定生产渣浆泵过流部件的应用。该发明相对与BTMCr26和Cr15Mo3材料，该发明的超高耐磨过共晶高铬铸铁材料碳含量和铬含量高，碳化物数量多，能够有效的提高材料的耐磨性。中国发明专利CN104651705A还公开了一种过共晶耐磨高铬铸铁及其制备方法。采用感应电炉熔炼废钢、增碳剂、铬铁、铌铁、钒铁、硅铁、锰铁、硼铁、金属铝等炉料，得到过共晶高铬铸铁铁水，铁水出炉过程中，随铁水流加入颗粒尺寸为8～15mm的钒铁颗粒、钛铁颗粒和硅铁颗粒，加入量分别为进入浇包内铁水质量分数的1.2～1.5％、0.8～1.0％和0.6～0.8％，铁水浇注成铸件后，铸态下回火即可使用，具有优异耐磨性且生产工艺简便。中国发明专利CN102925783A还公开了一种过共晶高铬白口铸铁的制备方法，包括以下步骤：采用废钢、生铁、高碳铬铁、锰铁和硅铁作为熔炼用原材料，按以下重量百分比的化学组成：3.0-4.5％C，15-35％Cr，0.5-1.5％Mn，0.5-1.5％Si，＜0.06％P、＜0.06％S，其余为Fe进行配料；原料在电炉中熔化后脱氧，然后将铸液迅速出炉倒入浇包；当温度降至1300℃-1350℃时，将铸液倒入砂型浇注成形；将铸件放入电炉中加热至700℃～1000℃保温，然后迅速出炉放入锻机上进行锻造变形处理；最后对锻件进行回火处理，最终得到过共晶高铬铸铁。中国发明专利CN1769508A还公开了一种过共晶高铬铸铁及其制造方法，过共晶高铬铸铁的主要成分为：C：3.5～4.5％，Mn：1.0～3.0％，Cr：17～30％，Si：0.5～1.5％，Cu：1.0～2.0％，P：≤0.06％，S：≤0.06％，Ni：≤1％，余量为铁。其制备方法是采用二次孕育变质处理的方法细化初生碳化物，包内孕育剂的中间合金含有的TiN、NbN等颗粒作为促进初生碳化物形核的基体，增加初生碳化物的形核数量。稀土、镁和钾等富集在初生碳化物的表面，使其细化、团球化。随流孕育剂的作用是大大加快合金的凝固，使初生碳化物来不及长大，从而达到细化初生碳化物的目的。用过共晶高铬铸铁制造的渣浆泵过流件，生产工艺简便、成本低，铸造性好，具有优良的耐磨性和高的使用寿命。中国发明专利CN101892417A还公开了一种铸态使用的过共晶高铬铸铁，该铸态使用的过共晶高铬铸铁的化学组成成分以重量百分比计算为：C：3.5～4.5％，Mn：1.0～3.0％，Cr：16.0～28.0％，Si：0.5～1.5％，Ti：2.1～3.0％，P：≤0.06％，S：≤0.06％，余量为铁。该铸态使用的过共晶高铬铸铁出炉温度1500～1650℃，浇注温度1350～1400℃，在铸态直接使用，能耗低，生产周期短，且铸造性能好，还具有较高硬度和优良的耐磨性。
但是上述公开技术都没有从根本上细化初生碳化物，过共晶高铬铸铁脆性仍然偏大，使用中易发生脆性断裂。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，在过共晶高铬铸铁凝固过程中，加入悬浮剂，增加初生碳化物结晶核心，从而实现初生碳化物的明显细化。初生碳化物的明显细化也有利于共晶凝固组织的细化，从而可以显著提高过共晶高铬铸铁强韧性，确保了过共晶高铬铸铁的安全使用。
一种过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法，具体制备工艺步骤如下：
①先以废钢、增碳剂、铬铁、硅铁和锰铁为原料，在中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后，加入金属铝脱氧，升温至1564-1587℃时，取样分析，当炉内铁水的化学组成及质量分数达到4.08-4.25％C,35.41-36.05％Cr,2.77-2.95％Si,2.58-2.73％Mn,0.03-0.07％Al,<0.030％S,<0.035％P,余量Fe时，将铁水出炉到浇包；
②步骤①浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1475-1488℃，采用消失模铸造方法，将铁水浇入预先放置有泡沫塑料模样的铸型中；泡沫塑料模样中均匀分布悬浮剂；悬浮剂的化学组成及质量分数为5.53-5.88％Ti,0.62-0.87％B,0.65-0.94％Mg,0.97-1.26％Ce,6.27-6.46％Al,33.52-33.71％Si,2.67-2.88％K,3.04-3.39％Zn,3.27-3.66％Ca，余量为Fe及不可避免的杂质；悬浮剂颗粒尺寸为0.18-0.48mm；悬浮剂加入量占进入铸型内铁水质量分数的2.5-3.0％；
③铁水全部进入铸型后，对铸型进行机械振动，振动频率为40-60Hz，振幅为0.20-0.25mm，振动时间6-8分钟；然后停止振动，待铁水凝固冷却后，开箱取出铸件，经清砂打磨后，随炉加热至1020-1050℃，保温2-3小时后，出炉空冷至温度为450-520℃，重新入炉加热至530-560℃，保温8-10小时后炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温即可。
本发明针对现有公开技术都没有从根本上细化初生碳化物，过共晶高铬铸铁脆性仍然偏大，使用中易发生脆性断裂。本发明在过共晶高铬铸铁凝固过程中，加入悬浮剂，增加初生碳化物结晶核心，从而实现初生碳化物的明显细化。本发明先用废钢、增碳剂、铬铁、硅铁和锰铁为原料，原料来源方便，价格较低，原料中不含价格昂贵的钼、镍、钒、铌等合金材料，确保材料制造成本低廉。本发明在中频感应电炉内将原材料混合加热熔化，铁水熔清后，加入金属铝脱氧，确保本发明工艺简便，生产易于操作。铁水升温至1564-1587℃时，取样分析，当炉内铁水的化学组成及质量分数达到4.08-4.25％C,35.41-36.05％Cr,2.77-2.95％Si,2.58-2.73％Mn,0.03-0.07％Al,<0.030％S,<0.035％P,余量Fe时，将铁水出炉到浇包。本发明中含有4.08-4.25％C和35.41-36.05％Cr，确保本发明材料中含有体积分数超过25％以上的初生碳化物，有利于显著提高耐磨性。但是过共晶高铬铸铁中，初生碳化物尺寸大，脆性大，导致过共晶高铬铸铁生产和使用中极易发生脆性断裂。本发明通过提高硅含量，将硅含量控制在2.77-2.95％Si，有利于促进初生碳化物尺寸的细化。但是，硅的大量加入，会使过共晶高铬铸铁热处理后的基体显微组织中，低硬度的珠光体数量显著增加，会降低过共晶高铬铸铁硬度和耐磨性。为了防止低硬度珠光体的出现，本发明中，加入较多扩大γ相区的锰元素，将锰含量提高至2.58-2.73％Mn，可以防止淬火过共晶高铬铸铁的基体显微组织中，出现低硬度的珠光体。
浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1475-1488℃，采用消失模铸造方法，将铁水浇入预先放置有泡沫塑料模样的铸型中，且泡沫塑料模样中均匀分布悬浮剂。悬浮剂的化学组成及质量分数为5.53-5.88％Ti,0.62-0.87％B,0.65-0.94％Mg,0.97-1.26％Ce,6.27-6.46％Al,33.52-33.71％Si,2.67-2.88％K,3.04-3.39％Zn,3.27-3.66％Ca，余量为Fe及不可避免的杂质。悬浮剂颗粒尺寸为0.18-0.48mm，悬浮剂加入量占进入铸型内铁水质量分数的2.5-3.0％。本发明在铸型中加入悬浮剂实现悬浮铸造，加入的这些悬浮剂颗粒像极多的小冷铁均匀地分布于液态金属中，起着显微激冷作用，从而加速液态金属的冷却，促进等轴晶的形成和初生碳化物的显著细化。特别是悬浮剂中，含有5.53-5.88％Ti，6.27-6.46％Al，0.97-1.26％Ce，33.52-33.71％Si，2.67-2.88％K和3.04-3.39％Zn，可以明显促进初生碳化物的显著细化。加入的0.62-0.87％B，固溶于基体，可以提高基体淬透性。另外0.65-0.94％Mg和3.27-3.66％Ca加入，可以促进夹杂物形态从条块状变成团球状，有利于提高过共晶高铬铸铁强韧性。
在本发明铁水全部进入铸型后，对铸型进行机械振动，振动频率为40-60Hz，振幅为0.20-0.25mm，振动时间6-8分钟。由于消失模铸造凝固过程中对金属溶液施加了一定时间机械振动，振动力使液相与固相间产生相对运动，而使枝晶破碎，增加液相内结晶核心，使铸件最终凝固组织细化、补缩提高，力学性能改善，从而显著提升铸造工艺出品率。本发明待铁水凝固冷却后，开箱取出铸件，经清砂打磨后，随炉加热至1020-1050℃，保温2-3小时后，出炉空冷至温度为450-520℃，确保过共晶高铬铸铁实现硬化。然后重新入炉加热至530-560℃，保温8-10小时后炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，可以消除淬火应力，稳定组织。
本发明与现有技术相比，具有以下特点：
1)本发明过共晶高铬铸铁初生碳化物显著细化，初生碳化物的等效直径由76-79μm降至34-38μm；
2)初生碳化物的显著细化，导致过共晶高铬铸铁强韧性大幅度提升，在硬度大于62HRC基础上，抗拉强度大于700MPa，冲击韧性大于7J/cm2；
3)本发明高铬铸铁生产工艺简便，不含钼、镍、钒、铌等昂贵合金元素，制造成本低廉。在ML-10型磨损试验机上进行对比磨损试验，相同磨损条件下，本发明过共晶高铬铸铁的磨损量比Cr15Mo3亚共晶高铬铸铁降低40％以上，具有优异抗磨料磨损性能。
附图说明
图1过共晶高铬铸铁铸造示意图；
1-浇口杯，2-直浇道，3-铸型(石英砂)，4-泡沫塑料模样(铸型型腔)，5-悬浮剂，6-砂箱；
图2过共晶高铬铸铁显微组织照片(实施例1)
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详述，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1：
一种过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法，采用中频感应电炉熔炼，具体制备工艺步骤如下：
①先以废钢、增碳剂、铬铁、硅铁和锰铁为原料，在中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后，加入金属铝脱氧，升温至1575℃时，取样分析，当炉内铁水的化学组成及质量分数达到4.11％C,35.64％Cr,2.83％Si,2.60％Mn,0.06％Al,0.024％S,0.033％P,余量Fe时，将铁水出炉到浇包；
②步骤①浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1482℃，采用消失模铸造方法，将铁水从浇口杯1，通过直浇道2，浇入预先放置有泡沫塑料模样4的铸型3中；铸型3位于砂箱6中；泡沫塑料模样4中均匀分布悬浮剂5；悬浮剂5的化学组成及质量分数为5.69％Ti,0.68％B,0.77％Mg,1.18％Ce,6.37％Al,33.62％Si,2.81％K,3.09％Zn,3.56％Ca，余量为Fe及不可避免的杂质；悬浮剂5颗粒尺寸为0.18-0.48mm；悬浮剂5加入量占进入铸型3内铁水质量分数的2.8％；
③铁水全部进入铸型3后，对铸型3进行机械振动，振动频率为50Hz，振幅为0.22mm，振动时间7分钟；然后停止振动，待铁水凝固冷却后，开箱取出铸件，经清砂打磨后，随炉加热至1040℃，保温2.5小时后，出炉空冷至温度为470-500℃，重新入炉加热至550℃，保温9小时后炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，可获得初生碳化物尺寸细小的过共晶高铬铸铁，力学性能见表1。
实施例2：
一种过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法，采用中频感应电炉熔炼，具体制备工艺步骤如下：
①先以废钢、增碳剂、铬铁、硅铁和锰铁为原料，在中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后，加入金属铝脱氧，升温至1587℃时，取样分析，当炉内铁水的化学组成及质量分数达到4.25％C,36.05％Cr,2.95％Si,2.58％Mn,0.07％Al,0.026％S,0.027％P,余量Fe时，将铁水出炉到浇包；
②步骤①浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1488℃，采用消失模铸造方法，将铁水从浇口杯1，通过直浇道2，浇入预先放置有泡沫塑料模样4的铸型3中；铸型3位于砂箱6中；泡沫塑料模样4中均匀分布悬浮剂5；悬浮剂5的化学组成及质量分数为5.88％Ti,0.62％B,0.94％Mg,0.97％Ce,6.46％Al,33.52％Si,2.88％K,3.04％Zn,3.66％Ca，余量为Fe及不可避免的杂质；悬浮剂5颗粒尺寸为0.18-0.48mm；悬浮剂5加入量占进入铸型3内铁水质量分数的3.0％；
③铁水全部进入铸型3后，对铸型3进行机械振动，振动频率为60Hz，振幅为0.25mm，振动时间6分钟；然后停止振动，待铁水凝固冷却后，开箱取出铸件，经清砂打磨后，随炉加热至1050℃，保温2小时后，出炉空冷至温度为495-520℃，重新入炉加热至560℃，保温8小时后炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，可获得初生碳化物尺寸细小的过共晶高铬铸铁，力学性能见表1。
实施例3：
一种过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法，采用中频感应电炉熔炼，具体制备工艺步骤如下：
①先以废钢、增碳剂、铬铁、硅铁和锰铁为原料，在中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后，加入金属铝脱氧，升温至1564℃时，取样分析，当炉内铁水的化学组成及质量分数达到4.08％C,35.41％Cr,2.77％Si,2.73％Mn,0.03％Al,0.022％S,0.031％P,余量Fe时，将铁水出炉到浇包；
②步骤①浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1475℃，采用消失模铸造方法，将铁水从浇口杯1，通过直浇道2，浇入预先放置有泡沫塑料模样4的铸型3中；铸型3位于砂箱6中；泡沫塑料模样4中均匀分布悬浮剂5；悬浮剂5的化学组成及质量分数为5.53％Ti,0.87％B,0.65％Mg,1.26％Ce,6.27％Al,33.71％Si,2.67％K,3.39％Zn,3.27％Ca，余量为Fe及不可避免的杂质；悬浮剂5颗粒尺寸为0.18-0.48mm；悬浮剂5加入量占进入铸型3内铁水质量分数的2.5％；
③铁水全部进入铸型3后，对铸型3进行机械振动，振动频率为40Hz，振幅为0.20mm，振动时间8分钟；然后停止振动，待铁水凝固冷却后，开箱取出铸件，经清砂打磨后，随炉加热至1020℃，保温3小时后，出炉空冷至温度为450-480℃，重新入炉加热至530℃，保温10小时后炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温，可获得初生碳化物尺寸细小的过共晶高铬铸铁，力学性能见表1。
表1本发明过共晶高铬铸铁力学性能
力学性能 硬度/HRC 抗拉强度/MPa <![CDATA[冲击韧性,J/cm<sup>2</sup>]]>
实施例1 63.5 725 7.4
实施例2 62.7 715 7.2
实施例3 63.2 730 8.1
本发明过共晶高铬铸铁初生碳化物显著细化，初生碳化物的等效直径由76-79μm降至34-38μm。初生碳化物的显著细化，导致本发明过共晶高铬铸铁强韧性大幅度提升，在硬度大于62HRC基础上，抗拉强度大于700MPa，冲击韧性大于7J/cm2。本发明高铬铸铁生产工艺简便，不含钼、镍、钒、铌等昂贵合金元素，制造成本低廉。在ML-10型磨损试验机上进行对比磨损试验，相同磨损条件下，本发明过共晶高铬铸铁的磨损量比Cr15Mo3亚共晶高铬铸铁降低40％以上，具有优异抗磨料磨损性能。采用本发明方法制备过共晶高铬铸铁渣浆泵叶片的使用寿命，比普通亚共晶高铬铸铁叶片延长50％以上，且叶片使用安全可靠，推广应用本发明技术，具有良好的经济和社会效益。

Claims (2)

1.一种过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法，其特征在于，具体制备工艺步骤如下：
①先以废钢、增碳剂、铬铁、硅铁和锰铁为原料，在中频感应电炉内混合加热熔化，铁水熔清后，加入金属铝脱氧，升温至1564-1587℃时，取样分析，当炉内铁水的化学组成及质量分数达到4.08-4.25％C,35.41-36.05％Cr,2.77-2.95％Si,2.58-2.73％Mn,0.03-0.07％Al,<0.030％S,<0.035％P,余量Fe时，将铁水出炉到浇包；
②步骤①浇包内的铁水经扒渣、静置后，当温度降至1475-1488℃，采用消失模铸造方法，将铁水浇入预先放置有泡沫塑料模样的铸型中；泡沫塑料模样中均匀分布悬浮剂；悬浮剂的化学组成及质量分数为5.53-5.88％Ti,0.62-0.87％B,0.65-0.94％Mg,0.97-1.26％Ce,6.27-6.46％Al,33.52-33.71％Si,2.67-2.88％K,3.04-3.39％Zn,3.27-3.66％Ca，余量为Fe及不可避免的杂质；悬浮剂颗粒尺寸为0.18-0.48mm；悬浮剂加入量占进入铸型内铁水质量分数的2.5-3.0％；
③铁水全部进入铸型后，对铸型进行机械振动，振动频率为40-60Hz，振幅为0.20-0.25mm，振动时间6-8分钟；然后停止振动，待铁水凝固冷却后，开箱取出铸件，经清砂打磨后，随炉加热至1020-1050℃，保温2-3小时后，出炉空冷至温度为450-520℃，重新入炉加热至530-560℃，保温8-10小时后炉冷至温度低于150℃，出炉空冷至室温即可。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，初生碳化物的等效直径为34-38μm。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57194241A (en) * 1981-05-26 1982-11-29 Yanmar Diesel Engine Co Ltd Wear resistant cast ferroalloy
CN1436862A (zh) * 2002-02-08 2003-08-20 王启振 高强度钢性球铁的制造方法
CN102925783A (zh) * 2012-10-09 2013-02-13 西安交通大学 一种过共晶高铬白口铸铁的制备方法
KR20130052981A (ko) * 2011-11-14 2013-05-23 엘지전자 주식회사 구상흑연주철 및 그를 이용한 로터리 압축기용 베인의 제조방법
CN103789600A (zh) * 2014-01-24 2014-05-14 北京工业大学 过共晶高铬铸铁制备方法
CN104593663A (zh) * 2015-01-26 2015-05-06 郑州航空工业管理学院 一种耐磨白口铸铁及其制备方法
CN104651705A (zh) * 2015-02-12 2015-05-27 北京工业大学 一种过共晶耐磨高铬铸铁及其制备方法
CN113025874A (zh) * 2021-03-29 2021-06-25 北京工业大学 一种过共晶高铬铸铁及其孕育变质处理方法
CN114657451A (zh) * 2022-03-29 2022-06-24 西安热工研究院有限公司 一种过共晶高铬铸铁及其悬浮、变质复合处理方法
CN114717467A (zh) * 2022-03-02 2022-07-08 宁波市圣盾机械制造有限公司 一种过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9284631B2 (en) * 2014-05-16 2016-03-15 Roman Radon Hypereutectic white iron alloys comprising chromium and nitrogen and articles made therefrom

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57194241A (en) * 1981-05-26 1982-11-29 Yanmar Diesel Engine Co Ltd Wear resistant cast ferroalloy
CN1436862A (zh) * 2002-02-08 2003-08-20 王启振 高强度钢性球铁的制造方法
KR20130052981A (ko) * 2011-11-14 2013-05-23 엘지전자 주식회사 구상흑연주철 및 그를 이용한 로터리 압축기용 베인의 제조방법
CN102925783A (zh) * 2012-10-09 2013-02-13 西安交通大学 一种过共晶高铬白口铸铁的制备方法
CN103789600A (zh) * 2014-01-24 2014-05-14 北京工业大学 过共晶高铬铸铁制备方法
CN104593663A (zh) * 2015-01-26 2015-05-06 郑州航空工业管理学院 一种耐磨白口铸铁及其制备方法
CN104651705A (zh) * 2015-02-12 2015-05-27 北京工业大学 一种过共晶耐磨高铬铸铁及其制备方法
CN113025874A (zh) * 2021-03-29 2021-06-25 北京工业大学 一种过共晶高铬铸铁及其孕育变质处理方法
CN114717467A (zh) * 2022-03-02 2022-07-08 宁波市圣盾机械制造有限公司 一种过共晶高铬铸铁材料、制备方法及其应用
CN114657451A (zh) * 2022-03-29 2022-06-24 西安热工研究院有限公司 一种过共晶高铬铸铁及其悬浮、变质复合处理方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李绍利等.适于制造渣浆泵的过共晶高铬铸铁细化工艺研究进展.煤矿机械.2007,第28卷(第02期),第117-119页. *
杨诚凯等.含碳量对过共晶高铬铸铁显微组织与耐磨性的影响.铸造.2012,第61卷(第12期),第1393-1396页. *
符寒光等.含硼白口铸铁的研究进展.铸造.2008,第57卷(第09期),第878-884页. *

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