CN116356197A - 一种高耐磨性高铬铸铁细晶材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高耐磨性高铬铸铁细晶材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属材料技术领域，尤其是涉及一种高耐磨性高铬铸铁细晶材料及其制备方法和应用，所述高耐磨性高铬铸铁细晶材料包含以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.0‑3.8%；Cr：13.0‑16.0%；Si：1.5‑3.0%；Mn：0.2‑1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料在不使用钼、镍并且无需热处理的情况下仍然实现了足够高的硬度和耐磨性，从而降低了成本、简化了工艺，具有极大的工业应用价值。

Description

一种高耐磨性高铬铸铁细晶材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，尤其是涉及一种高耐磨性高铬铸铁细晶材料及其制备方法和应用。
背景技术
浮动油封是一种特殊形式的非接触式机械密封，是为适应恶劣的工作环境而发展起来的一种紧凑型的机械密封方式，它具有抗污染能力强，耐磨，耐冲击，工作可靠，端面磨损自动补偿，结构简单等优点。目前浮动油封被广泛应用于工程机械、煤矿机械、建筑机械、石油机械和航空船舶等领域，其中在工程机械产品上应用最为普遍，包括在各种输送机、砂处理设备、煤矿设备、混凝土设备等上均有应用。
浮动油封的密封原理是：两个浮封环靠O形密封圈受轴向压缩后的变形，产生对浮封环密封端面的压紧力，随着密封端面的均匀磨损，这种由O形密封圈储存的弹性能量逐步释放，从而起到轴向补偿作用。因此，浮动油封的使用对浮封环端面的耐磨性、耐热性、耐油性、密封性要求极高。目前浮动油封浮封环的金属材料应用比较广泛的一种是高铬钼镍合金铸铁。然而钼、镍金属的价格非常昂贵，导致其大量工业应用受到限制。另一方面，目前用于浮动油封的高铬钼镍合金铸铁需要930℃左右的高温热处理，才能达到耐磨铸铁需要的HRc62以上硬度，这使得铸铁工艺较为复杂，更进一步提升了成本。
因此，需要提供一种低成本的、制备工艺更简化的合金铸铁材料来取代高铬钼镍合金铸铁用于浮动油封。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其在不使用钼、镍并且无需热处理的情况下仍然实现了足够高的硬度和耐磨性，从而降低了成本、简化了工艺，具有极大的工业应用价值。
具体地，本发明提供了一种浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其包含以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.0-3.8%；Cr：13.0-16.0%；Si：1.5-3.0%；Mn：0.2-1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。
更进一步地，所述浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料包含以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.4-3.6%；Cr：13.0-15.0%；Si：1.5-1.8%；Mn：0.4-0.6%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。
更进一步地，所述不可避免的杂质包括S：≤0.03%；P：≤0.03%。
更进一步地，所述浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料不含合金元素Mo和Ni。
更进一步地，所述浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的HRc硬度为65以上。
更进一步地，所述浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的金相组织为马氏体和碳化物，及少量残余奥氏体，粒晶细致紧密。
本发明还提供了一种制备浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的方法，其包括以下步骤：
(1)将按比例配好的合金原料放入中频炉中熔炼，其中所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.0-3.8%；Cr：13.0-16.0%；Si：1.5-3.0%；Mn：0.2-1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)在步骤(1)的铁水达到出炉温度时，加入脱氧剂进行脱氧；
(3)在步骤(2)的铁水达到浇注温度时，浇入铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600-500℃/20s到1600-500℃/10s的冷却速度冷却，得到浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料。
更进一步地，在步骤(1)中，所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.4-3.6%；Cr：13.0-15.0%；Si：1.5-1.8%；Mn：0.4-0.6%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。
更进一步地，在步骤(1)中，所述浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料不含合金元素Mo和Ni。
更进一步地，所述方法不包括任何热处理步骤。所述热处理步骤包括退火、淬火、回火和正火。
更进一步地，步骤(2)中的出炉温度为1450-1500℃。
更进一步地，步骤(3)中的浇注温度为1350-1400℃。
更进一步地，步骤(2)中的脱氧剂为纯铝或铝丝。
更进一步地，步骤(4)中所得到的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的HRc硬度为65以上。
更进一步地，步骤(4)中所得到的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的金相组织为马氏体和碳化物，及少量残余奥氏体，粒晶细致紧密。
本发明还提供了由本发明的高耐磨性高铬铸铁细晶材料制备的浮动油封用浮封环。
更具体地，本发明提供了一种浮动油封用浮封环的制造方法，其包括以下步骤：
(1)将按比例配好的合金原料放入中频炉中熔炼，其中所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.0-3.8%；Cr：13.0-16.0%；Si：1.5-3.0%；Mn：0.2-1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)在步骤(1)的铁水达到出炉温度时，加入脱氧剂进行脱氧；
(3)在步骤(2)的铁水达到浇注温度时，浇入浮封环模具中；
(4)将步骤(3)的浇入浮封环模具的铁水以1600-500℃/20s到1600-500℃/10s的冷却速度冷却，得到浮封环毛坯；
(5)将浮封环毛坯进行粗加工；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
更进一步地，在步骤(1)中，所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.4-3.6%；Cr：13.0-15.0%；Si：1.5-1.8%；Mn：0.4-0.6%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。
更进一步地，在步骤(1)中，所述浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料不含合金元素Mo和Ni。
更进一步地，所述方法不包括任何热处理步骤。所述热处理步骤包括退火、淬火、回火和正火。
更进一步地，步骤(2)中的出炉温度为1450-1500℃。
更进一步地，步骤(3)中的浇注温度为1350-1400℃。
更进一步地，步骤(2)中的脱氧剂为纯铝或铝丝。
本发明的有益效果
发明提供了一种新的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其在不使用钼、镍并且无需热处理的情况下仍然实现了足够高的硬度和耐磨性，从而降低了成本、简化了工艺，具有极大的工业应用价值。
更具体地，本发明人发现在制备本发明的高铬铸铁材料时，在浇入铸型后利用1600-500℃/20s到1600-500℃/10s的快速冷却速度冷却铁水可以出人意料地获得极高的硬度而无需进行额外的热处理，典型地HRc硬度为65以上，获得的高铬铸铁材料的金相组织为马氏体和碳化物，及少量残余奥氏体，粒晶细致紧密；这与本领域的常规高铬钼镍铸铁材料经热处理工艺后获得的材料的硬度相当，而粒晶更加细致紧密，故而具有更高的耐磨性。
附图说明
图1是本发明实施例1的材料的金相组织图：图A为100x放大倍数下4%硝酸酒精处理的材料的金相组织图；图B为500x放大倍数下4%硝酸酒精处理的材料的金相组织图。
图2是本发明比较例1的材料的金相组织图：图A为100x放大倍数下4%硝酸酒精处理的材料的金相组织图；图B为500x放大倍数下4%硝酸酒精处理的材料的金相组织图。
图3是本发明比较例2的材料的金相组织图：图A为100x放大倍数下4%硝酸酒精处理的材料的金相组织图；图B为500x放大倍数下4%硝酸酒精处理的材料的金相组织图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
本实施例提供了一种浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其包括以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.5%；Cr：15.0%；Si：1.8%；Mn：0.6%；V：0.2%；Ti：0.4%；W：0.3%；Co：0.4%；余量为Fe和不可避免的杂质。
该高铬铸铁细晶材料的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600℃/20s的冷却速度冷却，即得到该高铬铸铁细晶材料。
本实施例还提供了一种由该高铬铸铁细晶材料制成的浮封环，该浮封环的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入事先用橡胶模进行覆膜砂造型并经拼装好的浮封环模具中以铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600℃/20s的冷却速度冷却，形成浮封环毛胚；
(5)对浮封环毛胚进行粗加工，以切去较多加工余量；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以满足相应的表面粗糙度要求，获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
实施例2
本实施例提供了一种浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其包括以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.4%；Cr：15.0%；Si：1.5%；Mn：0.4%；V：0.1%；Ti：0.4%；W：0.2%；Co：0.3%；余量为Fe和不可避免的杂质。
该高铬铸铁细晶材料的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1450℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1350℃时，直接浇入铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600℃/10s的冷却速度冷却，即得到该高铬铸铁细晶材料。
本实施例还提供了一种由该高铬铸铁细晶材料制成的浮封环，该浮封环的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1450℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1350℃时，直接浇入事先用橡胶模进行覆膜砂造型并经拼装好的浮封环模具中以铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600℃/10s的冷却速度冷却，形成浮封环毛胚；
(5)对浮封环毛胚进行粗加工，以切去较多加工余量；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以满足相应的表面粗糙度要求，获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
实施例3
本实施例提供了一种浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其包括以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.6%；Cr：15.0%；Si：1.6%；Mn：0.5%；V：0.1%；Ti：0.1%；W：0.1%；Co：0.2%；余量为Fe和不可避免的杂质。
该高铬铸铁细晶材料的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以500℃/10s的冷却速度冷却，即得到该高铬铸铁细晶材料。
本实施例还提供了一种由该高铬铸铁细晶材料制成的浮封环，该浮封环的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入事先用橡胶模进行覆膜砂造型并经拼装好的浮封环模具中以铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以500℃/10s的冷却速度冷却，形成浮封环毛胚；
(5)对浮封环毛胚进行粗加工，以切去较多加工余量；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以满足相应的表面粗糙度要求，获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
实施例4
本实施例提供了一种浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其包括以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.8%；Cr：15.0%；Si：2.5%；Mn：1.0%；V：0.4%；Ti：0.2%；W：0.1%；Co：0.2%；余量为Fe和不可避免的杂质。
该高铬铸铁细晶材料的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以500℃/20s的冷却速度冷却，即得到该高铬铸铁细晶材料。
本实施例还提供了一种由该高铬铸铁细晶材料制成的浮封环，该浮封环的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入事先用橡胶模进行覆膜砂造型并经拼装好的浮封环模具中以铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以500℃/20s的冷却速度冷却，形成浮封环毛胚；
(5)对浮封环毛胚进行粗加工，以切去较多加工余量；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以满足相应的表面粗糙度要求，获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
实施例5
本实施例提供了一种浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其包括以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.5%；Cr：13.0%；Si：1.8%；Mn：0.6%；V：0.2%；Ti：0.4%；W：0.3%；Co：0.4%；余量为Fe和不可避免的杂质。
该高铬铸铁细晶材料的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600℃/20s的冷却速度冷却，即得到该高铬铸铁细晶材料。
本实施例还提供了一种由该高铬铸铁细晶材料制成的浮封环，该浮封环的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入事先用橡胶模进行覆膜砂造型并经拼装好的浮封环模具中以铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600℃/20s的冷却速度冷却，形成浮封环毛胚；
(5)对浮封环毛胚进行粗加工，以切去较多加工余量；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以满足相应的表面粗糙度要求，获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
实施例6
本实施例提供了一种浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其包括以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.5%；Cr：16.0%；Si：1.8%；Mn：0.6%；V：0.2%；Ti：0.4%；W：0.3%；Co：0.4%；余量为Fe和不可避免的杂质。
该高铬铸铁细晶材料的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600℃/20s的冷却速度冷却，即得到该高铬铸铁细晶材料。
本实施例还提供了一种由该高铬铸铁细晶材料制成的浮封环，该浮封环的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入事先用橡胶模进行覆膜砂造型并经拼装好的浮封环模具中以铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600℃/20s的冷却速度冷却，形成浮封环毛胚；
(5)对浮封环毛胚进行粗加工，以切去较多加工余量；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以满足相应的表面粗糙度要求，获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
比较例1
本比较例提供了一种高铬钼镍铸铁细晶材料，其包括以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.5%；Cr：15.0%；Mo：2.0%；Ni：1.0%；Si：1.8%；Mn：0.6%；V：0.2%；Ti：0.4%；W：0.3%；Co：0.4%；余量为Fe和不可避免的杂质。
该高铬钼镍铸铁细晶材料的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入铸型，空冷后即得到该高铬钼镍铸铁细晶材料。
本比较例还提供了一种由该高铬钼镍铸铁细晶材料制成的浮封环，该浮封环的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入事先用橡胶模进行覆膜砂造型并经拼装好的浮封环模具中以铸型，空冷后形成浮封环毛胚；
(4)对浮封环毛胚进行粗加工，以切去较多加工余量；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以满足相应的表面粗糙度要求，获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
比较例2
本比较例提供了一种高铬钼镍铸铁细晶材料，其包括以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.5%；Cr：15.0%；Mo：2.0%；Ni：1.0%；Si：1.8%；Mn：0.6%；V：0.2%；Ti：0.4%；W：0.3%；Co：0.4%；余量为Fe和不可避免的杂质。
该高铬钼镍铸铁细晶材料的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入铸型；
(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水在930℃下淬火半小时，出炉风冷后即得到该高铬钼镍铸铁细晶材料。
本比较例还提供了一种由该高铬钼镍铸铁细晶材料制成的浮封环，该浮封环的制造方法如下：
(1)将配好的合金原料放入中频炉中熔炼；
(2)在步骤(1)的铁水达到1500℃时，加入铝丝进行脱氧，随后出炉；
(3)在步骤(2)的铁水达到1400℃时，直接浇入事先用橡胶模进行覆膜砂造型并经拼装好的浮封环模具中以铸型，形成浮封环毛胚；
(4)将浮封环毛胚在930℃下淬火半小时，出炉风冷后对浮封环毛胚进行粗加工，以切去较多加工余量；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以满足相应的表面粗糙度要求，获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
对由实施例1-6和比较例1-2所得的细晶材料进行硬度试验并对所得的浮封环进行跑合磨损腐蚀试验，并比较实施例1与比较例1-2的细晶材料的金相组织。测试结果如表1和图1-3所示。
表1：硬度试验和跑合磨损腐蚀试验的结果
样品 洛氏硬度(HRC) 使用寿命(小时)
实施例1 70.4 7000
实施例2 68.5 6500
实施例3 67.3 6300
实施例4 66.5 6200
实施例5 65.8 6000
实施例6 68.1 6400
比较例1 54.4 3000
比较例2 63.2 5800
从表1的结果可以看出，本发明的不含钼、镍且未热处理高铬铸铁细晶材料具有优异的硬度与耐磨性，与经热处理的高铬钼镍铸铁材料的硬度相当甚至更好。
根据实施例1-6的数据可以发现，当在浇入铸型后铁水的冷却速度从500℃/20s增加到1600℃/10s时，铸铁材料的硬度先增大后减小，在1600℃/20s时硬度和使用寿命最佳，但都达到了耐磨铸铁需要的HRc62以上的硬度。
根据实施例1-4与实施例5相比较的数据可以发现，当铬的含量增加时，硬度相应地增加，但根据实施例6与实施例1相比较的数据可以发现，当铬的含量更高时，硬度会下降。
根据比较例1-2的数据可以发现，常规使用的高铬钼镍铸铁材料必需经过高温热处理步骤才能达到耐磨铸铁需要的HRc62以上硬度。
从图1-3的金相组织图可以看出，本发明的不含钼、镍的高铬铸铁材料无需热处理即可获得为马氏体和碳化物及少量残余奥氏体且粒晶细致紧密的金相组织（图1）；而常规使用的高铬钼镍铸铁材料在未进行热处理时得到的金相组织的主要组织为碳化物和大量残余奥氏体及少量马氏体（图2），因含有大量的残余奥体，导致硬度不能满足使用要求；常规使用的高铬钼镍铸铁材料在进行淬火热处理后得到的金相组织为马氏体和碳化物，少量残余奥氏体，晶枝粗大分散，由于其粒晶不如本发明的高铬铸铁材料细致紧密，故而在硬度和耐磨性方面整体上不如本发明的高铬铸铁材料。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施方案做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其特征在于，包含以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.0-3.8%；Cr：13.0-16.0%；Si：1.5-3.0%；Mn：0.2-1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质，
其中，所述浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料不含合金元素Mo和Ni。
2.根据权利要求1所述的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其特征在于，包含以下质量百分比含量的合金元素成分：C：3.4-3.6%；Cr：13.0-15.0%；Si：1.5-1.8%；Mn：0.4-0.6%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。
3.一种如权利要求1所述的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将按比例配好的合金原料放入中频炉中熔炼，得到铁水；其中，所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.0-3.8%；Cr：13.0-16.0%；Si：1.5-3.0%；Mn：0.2-1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质；(2)当步骤(1)的铁水达到出炉温度时，加入脱氧剂进行脱氧；(3)当步骤(2)的铁水达到浇注温度时，浇入铸型；(4)将步骤(3)的浇入铸型的铁水以1600-500℃/20s到1600-500℃/10s的冷却速度冷却，得到浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料，其中，所述浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料不含合金元素Mo和Ni，其中，所述方法不包括任何热处理步骤，所述热处理步骤包括退火、淬火、回火和正火。
4.根据权利要求3所述的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的出炉温度为1450-1500℃。
5.根据权利要求3所述的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的浇注温度为1350-1400℃。
6.根据权利要求3所述的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于，所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.4-3.6%；Cr：13.0-15.0%；Si：1.5-1.8%；Mn：0.4-0.6%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。
7.根据权利要求3所述的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的制备方法，其特征在于，所得到的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的HRc硬度为65以上，并且所得到的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的金相组织为马氏体和碳化物，及少量残余奥氏体，粒晶细致紧密。
8.一种如权利要求1所述的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的应用，其特征在于，用于浮动油封用浮封环的制造方法，所述浮封环由权利要求1所述的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料制成，所述制造方法包括以下步骤：(1)将按比例配好的合金原料放入中频炉中熔炼，得到铁水；其中所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.0-3.8%；Cr：13.0-16.0%；Si：1.5-3.0%；Mn：0.2-1.0%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质；(2)当步骤(1)的铁水达到出炉温度时，加入脱氧剂进行脱氧；(3)当步骤(2)的铁水达到浇注温度时，浇入浮封环模具中；(4)将步骤(3)的浇入浮封环模具的铁水以1600-500℃/20s到1600-500℃/10s的冷却速度冷却，得到浮封环毛坯；(5)将浮封环毛坯进行粗加工；对浮封环毛坯的内球面进行磨削，对浮封环毛坯的端面进行研磨，以获得浮封环半成品；对浮封环半成品进行清洁和抛光，获得浮封环成品。
9.根据权利要求8所述的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的应用，其特征在于，步骤(2)中的出炉温度为1450-1500℃；步骤(3)中的浇注温度为1350-1400℃。
10.根据权利要求8所述的浮动油封用高耐磨性高铬铸铁细晶材料的应用，其特征在于，所述合金原料的成分及各成分的质量百分比含量为：C：3.4-3.6%；Cr：13.0-15.0%；Si：1.5-1.8%；Mn：0.4-0.6%；V：<0.5%；Ti：<0.5%；W：<0.5%；Co：<0.5%；余量为Fe和不可避免的杂质。
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