CN1158360A - 低铬硅耐磨铸铁及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种低铬硅耐磨铸铁，其化学成分(重量百分数)为：C1.7～3.2％ Cr0.5～5.0％ Si1.61～2.4％ Mn0.3～2.0％ RE0.01～0.3％ Mo0～1.0％其余为Fe和不可避免的微量杂质。本发明铸铁抗冲击疲劳性能和抗冲击磨料磨损性能均高于一般的低合金白口铸铁，且其不含价格昂贵的合金元素，因而可显著地降低了生产成本。本发明利用电炉或冲天炉便可生产，采用铸造后再时效处理的工艺步骤，其工艺简单易行，生产成本低廉。

Description

低铬硅耐磨铸铁及其制造方法

本发明涉及耐磨铸铁及其制造方法，特别是中铬硅耐磨铸铁及其制造方法。

目前，在建材、冶金选矿、化工、电力等行业的冲击磨料磨损工况条件下(例如球磨机的磨球和衬板工况)，低合金白口铸铁是一种价格低廉，且具有一定耐磨性能的合金材料，如中国专利申请号为91102142.6(公告号为CN1054801A)中公开了一种低合金白口铸铁磨球，其具有一定的强度、韧性和耐磨性，但其存在的缺点就是需含有Cu、W、V、Ti等合金元素，生产成本较高。

本发明的目的之一在于提供一种性能好，成本低的低铬硅耐磨铸铁的化学组成成分。

本发明的目的之二在于提供一种低铬硅耐磨铸铁的制造方法。

本发明的目的通过如下措施来实现：

本发明低铬硅耐磨铸铁材质的化学成分(重量百分数)为：

C 1.7～3.2％     Cr0.5～5.0％

Si1.61～2.4％    Mn0.3～2.0％

RE0.01～0.3％

其余为Fe和不可避免的微量杂质。

上述C的含量还可为(重量百分数)2.1～3.2％。

上述Cr的含量还可为(重量百分数)1.0～3.0％。

上述RE的含量还可为(重量百分数)0.01～0.2％。

优选的低铬硅耐磨铸铁材质的化学成分(重量百分数)为：

C  2.1～3.0％    Cr  1.0～2.5％

Si 1.61～2.4％   Mn  0.5～2.0％

RE 0.02～0.1％

其余为Fe和不可避免的微量杂质。

最佳的低铬硅耐磨铸铁材质的化学成分(重量百分数)为：

C  2.8％    Cr 2.5％

Si 2.1％    Mn 1.0％

RE 0.06％

其余为Fe和不可避免的微置杂质。

上述耐磨铸铁材质的化学成分中还可以加入化学成分(重量百分数)为：

 Mo  0～1.0％

本发明的中铬硅耐磨铸铁的制造用冲天炉即可生产，其制工艺步骤是：

(1)、将生铁、废钢、各种铁合金混合加热熔化；

(2)、温度升至1450℃～1550℃时，出炉浇注；

(3)、用金属型或砂型铸造，浇注温度为1400℃；

(4)、铸件冷却后，打掉浇注冒口，清理残根、毛剌；

(5)、铸件在室温至300℃温度下进行不少于2小时的简单时效处理。

本发明低铬硅耐磨铸铁材质的有效化学成分设计依据及限定含量范围的理由如下：

碳(C)：是影响低铬硅铸铁硬度和韧性的主要元素，碳量高，则碳化物数量多，铸铁的硬度高，但韧性降低，在使用中易破碎；而碳量低，则韧性较高，但碳化物数量减少，硬度降低，不利于耐磨损，故碳的含量控制在1.7％～3.2％比较适宜。

铬(Cr)：Cr量高，有利于耐磨性能提高，但其生产成本较高，Cr量低，生产成本低，但不利于形成合金碳化物，也降低了耐磨性能，因此，Cr的含量在0.5％～5.0％比较适宜。

硅(Si)：Si是改善碳化物形态和耐蚀性能的主要元素，较高的Si含量将促成碳化物呈断网状均匀分布，减少了对铸铁的断裂作用，进而提高铸铁的抗冲击疲劳和抗冲击磨损性能。但过高的Si含量，将降低韧性，因此，Si的含量选择在1.61％～2.4％为宜。

稀土元素(RE)：RE的主要作用是细化铸铁晶粒，改善碳化物形态和分布，促使碳化物呈断网状均匀分布，显著减少夹杂物，提高了铸铁冶金质量，进而提高了铸铁的抗冲击疲劳和抗冲击磨料磨损性能，但过量的RE将恶化铸铁质量，降低韧性，因此，RE的含量选择在0.01％～0.3％为宜。

锰(Mn)：Mn的主要作用是细化金属基体，但过高的锰含量将使铸铁组织中出现奥氏体，不利于抗冲击磨损，因此，Mn的含量选择在0.3％～2.0％为宜。

钼(Mo)：Mo的主要作用是细化组织，提高电极电位和耐蚀性，但其价格高，因此，Mo的含量选择在0～1.0％为宜。

下面结合实施例对本发明作进一步详述：

实施例1：

接本发明的化学成分要求将各种成分加入到炉中熔化，待铁水达到1450℃～1550℃时出炉浇注，用金属型铸造；浇注温度为1400℃，铸件冷却后，打掉浇注冒口，清理残根、毛刺、将铸件在室温至300℃温度下进行不少于2小时的简单时效处理，取样进行化学分析，其化学成分(重量百分数)如下：

C  2.8％    Cr  2.5％    Si 2.1％

Mn 1.0％     RE  0.06％   Mo 0.3％

其余为Fe和不可避免的微量杂质。

测试其硬度(HRC)为49。

实施例2、实施例3、实施例4的工艺如实施例1所述，其化学成分(重量百分数)如下：

化学成分	C	Cr	Si	Mn	RE	Mo	硬  度(HRC)
								实施例2	2.1	1.2	1.64	1.5	0.15	0	48
实施例3	2.9	2.6	2.12	1.3	0.02	0.3	50
								实施例4	3.2	3.5	2.38	1.7	0.05	0.2	51

其余为Fe和不可避免的微量杂质。

本发明铸铁的金相组织为：细珠光体+碳化物，其碳化物呈断网状分布，硬度范围为HRC45～55。

本发明铸铁与现有低合金白口铸铁相比其性能如下：

性能比较	抗冲击疲劳相对倍率	抗冲击磨料磨损倍率	硬度HRC
				低合金白口铸铁	1.0	1.0	50
低铬硅耐磨铸铁	1.23	1.08	50

由此可见，本发明铸铁的抗冲击疲劳性能和抗冲击磨料磨损性能均高于一般的低合金白口铸铁。

本发明与现有技术相比有如下优点：

本发明铸铁由于含有一定量的稀土元素和较高的硅含量，改善了碳化物的形态和分布。使其抗冲击疲劳性能和抗冲击磨料磨损性能高于一般的低合金白口铸铁，同时，由于本发明铸铁不含有价格昂贵的合金元素Cu、W、V、Ti，因而显著地降低了生产成本；另外，本发明铸铁的制造方法为采用铸造后再在室温至300℃的温度下进行2小时以上的时效处理的工艺步骤，使得在铸态而获得珠光体基体组织，经时效处理后既消除了铸件的残余应力，还使铸件的基体组织仍然保持为所需要的细珠光体组织，其工艺简单易行，生产成本低廉。

Claims (8)

1、一种低铬硅耐磨耐蚀铸铁，其特征在于耐磨铸铁的化学成份(重量百分数)为：

C 1.7～3.2％     Cr0.5～5.0％

Si1.61～2.4％    Mn0.3～2.0％

RE0.01～0.3％

其余为Fe和不可避免的微量杂质。

2、根据权利要求1所述的耐磨铸铁，其特征在于上述耐磨铸铁的C含量(重量百分数)为2.1～3.2％。

3、根据权利要求1所述的耐磨铸铁，其特征在于上述耐磨铸铁的Cr含量(重量百分数)为1.0～3.0％。

4、根据权利要求1所述的耐磨铸铁，其特征在于上述耐磨铸铁的RE含量(重量百分数)为0.01～0.2％。

5、根据权利要求1所述的耐磨铸铁，其特征在于上述耐磨铸铁的化学成份(重量百分数)为：

C 2.1～3.0％     Cr1.0～2.5％

Si1.61～2.4％    Mn0.5～2.0％

RE0.02～0.1％

其余为Fe和不可避免的微量杂质。

6、根据权利要求1所述的耐磨铸铁，其特征在于上述耐磨铸铁的化学成份(重量百分数)为：

C 2.8％     Cr2.5％

Si2.1％     Mn1.0％

RE0.06％

其余为Fe和不可避免的微量杂质。

7、根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的耐磨铸铁，其特征在于上述耐磨铸铁的化学组成成分还可以加入化学成分(重量百分数)：

Mo  0～1.0％

8、根据权利要求7所述的耐磨铸铁的制造方法，其特征在于，用冲天炉或电炉即可生产，其工艺步骤是：

(1)、将生铁、废钢、各种铁合金混合加热熔化；

(2)、温度升至1450℃～1550℃时，出炉浇注；

(3)、用金属型或砂型铸造，浇注温度为1400℃；

(4)、铸件冷却后，打掉浇注冒口，清理残根、毛刺；

(5)、铸件在室温至300℃温度下进行不少于2小时的简单时效处理。