CN1276113C - 高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法 - Google Patents

Abstract

一种高硼铸造铁基耐磨合金，其化学成分是(重量%)：0.15～0.70C，0.3～1.9B，0.3～0.8Cr，0.4～0.8Si，0.6～1.3Mn，0.05～0.20Ce，0.02～0.10La，0.005～0.018Ca，0.04～0.18K，0.08～0.25Al，S＜0.04，P＜0.04，其余为Fe；它的热处理方法是：珠光体化预处理、淬火和回火，珠光体化预处理加热温度760～820℃，炉冷至小于500℃后炉冷或空冷；淬火加热温度为960～1050℃，随后以冷却速度不小于5℃/min快速冷却，回火加热温度为180～400℃，随后炉冷或空冷；本发明的优点是大幅度提高了合金耐磨性、大幅度减少了铬合金加入量、生产成本显著降低、生产工艺简单、设备通用性强、其综合性能优于常用的高锰钢、高铬铸铁和低合金钢，具有极高的性能价格比。

Description

高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法

技术领域

本发明涉及一种耐磨材料技术领域，特别是涉及一种以硬度高、热稳定性好的硼化物作为铸造耐磨合金的硬质相，硼化物镶嵌在高韧性的马氏体基体上，获得具有较高强韧性和优异耐磨性的高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法。

背景技术

现有的金属材料破坏有三种形式：即断裂、腐蚀和磨损。材料磨损尽管不象另外两种形式，很少引起金属工件灾难性的危害，但其造成的经济损失却是相当惊人的。据统计，由磨损造成的经济损失，美国约500亿美元/年，德国约300亿马克/年。我国每年因磨损造成球磨机磨球消耗近200万吨，球磨机和各种破碎机衬板消耗近50万吨，轧辊消耗近60万吨，各种工程挖掘机和装载机斗齿、各种耐磨输送管道、各种破碎机锤头和颚板、各种履带板消耗也超过50万吨。在各类磨损中，磨料磨损又占有重要的地位，在金属磨损总量中占50％以上，磨损是冶金、矿山、机械、电力、煤炭、石油、交通、军工等许多工业部门普遍存在并成为引起设备失效或材料破坏的一个重要原因，也是造成经济损失最多的问题之一。因此，研究和发展新型耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济有重要的意义。

目前广泛应用的耐磨材料主要有以下三大类：①高锰钢；②低、中合金耐磨钢；③高铬铸铁；它们存在以下的不足之处：

①所述的高锰钢自1882年问世以来，已有100多年的历史，成为传统的耐磨材料，得到广泛的应用，我国在20世纪50～60年代几乎把所述的高锰钢作为万能的耐磨材料。使用实践中发现，所述的高锰钢的耐磨性是有条件的，只有在冲击大、应力高、磨料硬的情况下，高锰钢才耐磨。而且其屈服强度低、易于变形。因此，在许多领域已逐渐为其它耐磨材料所代替。

②所述的低、中合金耐磨钢以硅、锰为基础，加入铬、钼、镍以及其它微量元素而发展起来的。其合金系统由成分简单的单一锰系、硅系、铬系、铬锰系到成分复杂的铬-锰-硅-钼-镍-其他微量元素的多元复合系统。所述的低、中合金耐磨钢具有较好的强韧性，低、中冲击载荷下的耐磨性优于高锰钢，但存在着淬透性和淬硬性低的缺陷，因而耐磨性较差。

③所述的高铬铸铁它的组织中含有超过20％的高硬度共晶碳化物，具有优异的耐磨性。但是，它存在合金元素含量高、生产成本高以及高温热处理易变形和开裂的不足。普通白口铸铁和低合金白口铸铁碳化物硬度低，碳化物呈连续状分布，脆性大。

目前，以硼为主要合金元素的铸造耐磨合金国外有：

前苏联专利号为SU1,447,926的一种“高强度和高冲击韧性高硼合金制造方法”，其成分为0.2～0.5％C，2.1～3.5％B，0.15～0.60％Si，0.25～0.80％Mn，0.2～0.8％Sb，该合金组成中含有较多的锑，将显著增加高硼合金的生产成本，且硼含量较高，会导致合金组织中硼化物数量增加，不利于高硼合金韧性的改善。又前苏联专利号为SU1,581,771的“一种高硼合金”，它是具有高硬度和高耐磨性还保留有较好韧性的用于铸造的高硼合金，其成分为0.2～0.5％C，2.1～3.5％B，0.15～0.60％Si，1.5～6.0％Mn，1.0～4.0％Co，余量Fe。这种合金尽管具有优异的耐磨性能，但加入1.0～4.0％昂贵的Co，使合金生产成本大幅度提高，含有较多的锰，会导致淬火组织中残留奥氏体增加。

又前苏联专利号为SU5058116的“一种铁基高硼铸造合金”，它是用于磨损和摩擦工况的铁基高硼铸造合金，其成分为：0.8～1.2％C，4.0～4.5％B，0.15～0.6％Si，4.0～6.0％Mn，1.0～4.0％Co，5.0～7.0％Cr，余量Fe。这种合金尽管具有优异的耐磨性能，但加入1.0～4.0％昂贵的Co，使生产成本大幅度提高，另外还加入了较多的Cr和Mn，将使合金生产成本增加。

日本专利号为JP10219386的一种“具有高强度和高韧性的结构高硼合金”，它的主要合金元素含量为：0.03～0.24C，0.020～0.500B，0.005N，0.4Ni，0.9Cr，0.5Mo，0.3V，0.3Nb，0.3Ti和0.1Zr。其抗拉强度达到510～550MPa。由于耐磨硬质相硼化物数量少，合金耐磨性差。

目前，以硼为主要合金元素的铸造耐磨合金国内有：

东北大学学报，2004，25(3)：247～249刘常升，崔虹雯，陈岁元的“高硼钢的组织与性能”，它报道了用真空感应炉制备硼分布均匀的高硼合金钢，确定了高硼钢热轧成形的合理工艺参数。其研制的材料硼含量小于1.0％，碳含量很低，静态力学性能指标σ_b、σ_s、δ、ψ、A_k可分别达到670MPa、540MPa、23％、25％和150J。这种合金采用压力加工方法成形，工艺复杂，能耗高，而且硬度值很低，主要用做辐射屏蔽材料，无法用于制造耐磨材料。

北京机械工业出版社2002，510～51张伯明主编的铸铁手册，铸铁卷第2版报道了一种“以硼为主要合金元素的含硼白口铸铁”，它合金成分为2.2～2.4％C，0.4～0.55％B，0.5～0.7Mo，0.8～1.2Cu，0.9～1.6Si，0.5～1.2Mn。这种合金中含有较多的碳和硼，合金组织中含有很多碳化物和硼化物，因此硬度高达到63～65HRC，耐磨性好，但脆性大，韧性低，冲击韧性仅有3.3～4.1J/cm²，而且这种合金中含有价格昂贵的钼和铜，生产成本高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种以硬度高、热稳定性好的硼化物作为铸造耐磨合金的硬质相，硼化物镶嵌在高韧性的马氏体基体上，获得具有较高强韧性和优异耐磨性的高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法。

本发明的目的是通过提供一种具有如下基本化学成份的设计和热处理工艺方法的高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法而实现的；它的主要化学成分是(重量％)：0.15～0.70C，0.3～1.9B，0.3～0.8Cr，0.4～0.8Si，0.6～1.3Mn，0.05～0.20Ce，0.02～0.10La，0.005～0.018Ca，0.04～0.18K，0.08～0.25Al，S＜0.04，P＜0.04，其余为Fe；所述的高硼铸造铁基耐磨合金的热处理方法是：珠光体化预处理、淬火和回火。

所述的高硼铸造铁基耐磨合金的珠光体化预处理方法是加热温度760～820℃，保温时间按下式确定

t＝(1.2～1.8)δ+50

式中t——珠光体化预处理保温时间，min；δ——工件厚度，mm；

炉冷至小于500℃后炉冷或空冷。

所述的高硼铸造铁基耐磨合金的淬火处理方法是加热温度960～1050℃，保温时间按下式确定

t＝(1.1～1.5)δ+30

式中t——淬火保温时间，min；δ——工件厚度，mm；

随后快速冷却，冷却速度不小于5℃/min。

所述的高硼铸造铁基耐磨合金的回火处理方法是加热温度180～400℃，保温时间按下式确定

t＝(2.2～3.0)δ+90

式中，t——回火保温时间，min；δ——工件厚度，mm；

随后炉冷或空冷。

所述的高硼铸造铁基耐磨合金制造过程是将所述的主要化学成分的配料在炉前调整成分合格后，加铝锭脱氧和微合金化，而后出炉；将所述的微量元素铈镧稀土、硅钙合金、钾盐事先放入浇包，随后采用包内冲入法对金属熔液进行复合变质处理后直接浇注。

本发明以普通废钢和硼铁为主要原料，采用电炉熔炼。硼是主要合金元素，硼元素在地壳中的含量约占3×10^-4％，接近钨、钼的含量，与钨一样是我国富有的元素，价格低而且稳定。随着铬、铝、镍、钨、钒等合金元素在钢铁材料中使用量的不断增加，价格飞速上涨，供应日趋紧张，本发明不含钼、镍、钨、钒等合金元素，铬加入量少。利用硼在α-Fe中的溶解度小于0.0004％，在γ-Fe中的最大溶解度也只有0.02％，加入铁中的硼大部分将会形成硼化物，而硼化物具有高硬度和良好的热稳定性，可以显著增加铁基合金耐磨性。碳在铁中的固溶度比硼高得多，在α-Fe中仅为0.0218％，而在γ-Fe中高达2.11％，因此，通过调节合金中硼含量和碳含量可以实现对硼化物体积百分数及基体含碳量的控制，结合热处理工艺，可以使高硼铸造合金具有优异的耐磨性和强韧性。为了细化凝固组织和改善硼化物的形态和分布，还加入了微量铈、镧、钙、钾和铝，使高硼铸造合金的耐磨性和强韧性进一步提高。

合金材质的性能是由金相组织决定的，而一定的组织取决于化学成分及热处理工艺，本发明化学成分是这样确定的：

碳：碳是影响高硼铸造铁基合金硬度和韧性的主要元素，碳含量高时，高硼铸造铁基合金组织淬火冷却后易获得高硬度的马氏体的基体，有利于提高合金耐磨性。碳含量过高，会产生大量脆性碳化物，且多分布在晶界上，故使高硼铸造铁基合金冲击韧性下降。碳含量过低，基体不易获得全马氏体组织，将出现低硬度的珠光体甚至铁素体组织，显著降低合金耐磨性。为兼顾高硼铸造铁基合金的耐磨性和韧性，将碳含量控制在0.15％～0.70％。

硼：硼是高硼铸造铁基合金中的主要合金元素，国内资源丰富，价格低廉且稳定。硼在铁中的溶解度很小，在α-Fe中的溶解度小于0.0004％，在γ-Fe中的最大溶解度也只有0.02％，加入铁中的硼大部分将会形成硼化物。硼与铁生成的FeB(HV1800～2000)和Fe₂B(HV1400～1500)的硬度不但远高于Fe₃C(HV800～900)，而且高于铬的碳化物Cr₇C₃(HV1300～1500)，用合金硼化物代替合金碳化物作为耐磨合金的耐磨相，可明显提高耐磨合金的硬度和耐磨性。硼加入量过少，合金组织中高硬度的硼化物数量少，合金硬度低，耐磨性差。硼加入量过多，合金组织中高硬度的硼化物数量增加，合金硬度升高，耐磨性明显提高，但硼化物的增加，导致合金韧性大幅度降低，而且硼含量过高，材质熔炼困难，铸造性能恶化，成本升高，因此，硼含量以0.3％～1.9％为宜。

铬：高硼铸造铁基合金中加入适量的铬的主要作用是利用铬在高温奥氏体化时溶入基体，提高合金的淬透性。铬含量太少，高温奥氏体化时溶入基体的铬量少，合金淬透性差，铬含量太高，将会产生脆性的含铬化合物，且增加高硼铸造铁基合金生产成本，因此铬含量以0.3％～0.8％为宜。

硅：硅是非碳化物和硼化物形成元素，加入高硼铸造铁基合金中的硅主要溶于基体，提高基体强度，合金强度的提高，可以确保合金使用过程中耐磨硼化物不易脱落和剥落，有利于提高合金耐磨性。硅加入量太少，合金强化作用弱，合金耐磨性较差。硅加入量过多，将导致基体脆化，反而降低合金韧性，因此合适的硅加入量控制在0.4％～0.8％。

锰：锰是扩大奥氏体相区的元素，高硼铸造铁基合金加入锰的主要作用是提高合金淬透性，还起对钢液脱氧的作用。锰加入量太少，锰提高淬透性的作用不明显，锰加入量太多，淬火组织中残留奥氏体太多，反而降低合金的硬度，损害合金耐磨性，而且锰含量过高，合金凝固组织粗大，铸造成形过程中易产生裂纹，因此将其含量控制在0.6％～1.3％。

铈和镧：铈和镧元素除具有改善铸态组织的作用外，还能除去钢液中H₂、N₂和对非金属夹杂物进行变质和去除，使夹杂物性质、形状和分布得到细化和改善。铈和镧一部分与钢中的氧作用，生成稀土氧化物，稀土氧化物具有很高的熔点，La₂O₃为2300℃，Ce₂O₃为1640℃。根据Turnbull D and Vonnegut B[Turnbull D and Vonnegut B.NucleationCatalysis.Industrial and Engineering Chemistry.1952，44(6)：1292～1298.]提出的错配度理论，高熔点化合物能否成为新结晶相的非自发晶核，可用两相晶格间的错配度来判定，即

$\mathrm{\δ}=\frac{a_C-a_N}{a_N}---\left(4\right)$

式中α_C——化合物低指数面的点阵间距，α_N——新结晶相低指数面的点阵间距。δ值越小，两相匹配愈好，化合物越易成为非自发晶核。Ce₂O₃与δ相的错配度为5.0％，而当两相错配度小于12％，高熔点的化合物相能作为非自发核心，促进形核，使铸态组织细化，而且，错配度越小，效果越明显。稀土氧化物与高温δ-Fe晶格具有很低的错配度，同时又具有很高的熔点，因此强烈的促进形核，可成为结晶核心，使铸态晶粒细化，也有利于热处理组织的细化，可以明显改善合金的强韧性和耐磨性。铈和镧加入量过少，晶粒细化不明显，合金性能变化不大，铈和镧加入量过多，导致金属熔液中稀土夹杂物数量增加，反而损害合金的强韧性，降低耐磨性。因此将铈含量控制在0.05％～0.20％，镧含量控制在0.02％～0.10％。

钙：钙与氧有很大的亲合力，钙的脱氧能力很强。钙对钢铁熔液中夹杂物的变质具有显著作用，高硼铸造铁基合金中加入适量钙，可将合金中的长条状硫化物夹杂转变为球状的CaS或(Ca，Mn)S夹杂，合金中加入适量钙还显著降低硫在晶界的偏聚，钙对降低铸铁合金和提高高硼铸造铁基合金铸造时抗热裂性是十分有益的。但加入过多的钙将使合金中夹杂物增多，对高硼铸造铁基合金韧性的提高不利，合适的钙含量为0.005％～0.018％。

钾：钾可以明显降低高硼铸造铁基合金的初晶结晶温度和共晶结晶温度，有助于钢水在液相线和共晶区过冷，而合金的结晶过冷度增大，会使形核率大大增加，因此，钾使初晶组织细化，初晶组织的细化导致共晶反应时残留钢液相互被隔开的趋势增强，进而导致共晶组织的细化，有助于共晶硼化物的细小，使网状共晶硼碳化物出现许多薄弱的连接部位。在共晶硼化物的薄弱部位，高温热处理时易断开甚至孤立化，导致合金韧性的明显提高。钾加入量太少，对合金凝固组织影响不明显，合金热处理后硼化物的形态变化小，合金性能改善不明显。钾加入量过多，导致合金中夹杂物数量增多，对强度和韧性反而带来不良影响，综合考虑，将钾含量控制在0.04％～0.18％。

铝：铝是强脱氧元素，有促使金属熔液中氧含量降低，增加金属熔液表面张力，促进硼化物团聚，加剧硼化物网的破断，而且铝与金属熔体中残存的氮化合形成的AlN，熔点大于2200℃，是有效的形核剂，促进凝固组织的细化，有利于改善高硼铸造铁基合金的性能，铝加入量过多，易产生夹杂物，污染金属熔液，反而损害高硼铸造铁基合金韧性，因此将铝含量控制在0.08％～0.25％。

不可避免的微量杂质是原料中带入的，其中有硫和磷，均是有害元素，为了保证高硼铸造铁基合金的强度、韧性和耐磨性，将磷含量控制在0.04％以下，硫含量控制在0.04％以下。

合金材质的性能还与热处理工艺有直接关系，高硼铸造铁基合金热处理用煤气炉、电炉或盐浴炉加热，其制订依据是：

高硼铸造铁基合金的铸态组织主要以非平衡组织(铁素体、珠光体和魏氏组织加硼化物)为主。非平衡组织加热时容易在其板条界上形成针状奥氏体晶核，这种针状晶核在进一步加热或保温时会很快地长大、合并，形成的新奥氏体晶粒，其尺寸基本恢复原奥氏体晶粒尺寸，出现粗晶组织遗传现象。对铸态高硼铸造铁基合金进行一次珠光体化预处理，可以消除非平衡组织，使原有的板条不复存在，而得到与旧奥氏体晶粒之间无晶体位向关系的平衡组织珠光体。所以重新加热后，针状奥氏体晶核便失去了形成条件，而在珠光体的铁素体和碳化物界面上创造了形成大量球状奥氏体晶核的条件，这些球状奥氏体晶核则是按无序机理转变，而且各球状奥氏体晶核相互间也无严格的位向关系，因而进一步加热或保温时，在旧奥氏体晶粒范围内就长成了若干个彼此无严格晶体位向关系因而与旧奥氏体晶粒也无位向关系的新的等轴晶粒。从而细化了晶粒。因此，要切断旧奥氏体晶粒的遗传，关键在于切断新旧相晶体位向关系。珠光体化预处理正好切断了这种晶体位向关系，因而达到了消除组织遗传的效果，细化了晶粒，提高了合金韧性。高硼铸造铁基合金的珠光体化预处理温度过低，铸造组织的遗传性不易消除，而珠光体化预处理温度过高，增加能耗，降低生产效率。采用760～820℃加热，保温时间按上述公式确定，炉冷至小于500℃后炉冷或空冷的珠光体化预处理，可以消除铸造组织的遗传性，改善随后的淬火组织，提高高硼铸造铁基合金性能。

高硼铸造铁基合金的淬火加热温度960～1050℃，保温时间按上述的公式确定，随后快速冷却。淬火加热温度低于960℃，溶解于高温奥氏体中的碳和合金元素数量太少，高温奥氏体稳定性差，淬火组织中易出现低硬度的珠光体和铁素体组织，降低高硼铸造铁基合金的硬度和耐磨性，淬火温度超过1050℃后，高温奥氏体显著粗化，导致淬火马氏体组织粗大，降低高硼铸造铁基合金的强度和韧性，而且淬火温度超过1050℃后，溶解在高温奥氏体中的碳和合金元素数量多，高温奥氏体稳定性增大，淬火组织中有大量残余奥氏体存在，导致高硼铸造铁基合金的硬度下降，耐磨性降低。淬火加热后的冷却速度太小，淬火组织中易出现低硬度的珠光体和铁素体组织，降低合金耐磨性，高硼铸造铁基合金在960～1050℃加热，保温时间按上述的公式确定，随后以不小于5℃/min的速度冷却到室温，可以获得马氏体基体上镶嵌高硬度耐磨硼化物的混合组织。

高硼铸造铁基合金的回火处理的目的是消除回火应力，稳定回火组织，提高合金的综合机械性能。回火加热温度180～400℃，保温时间按上述的公式确定，随后炉冷或空冷。回火温度低于180℃，淬火内应力不易去除，高硼铸造铁基合金韧性低。回火温度超过400℃后，回火马氏体中析出大量碳化物，且碳化物聚集长大，导致高硼铸造铁基合金硬度下降，耐磨性降低。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1.以硬度高、热稳定性好的硼化物替代普通铸造耐磨合金中硬度较低、热稳定性较差的碳化物作为耐磨硬质相，大幅度提高了合金耐磨性；2.充分利用我国丰富的硼元素，采用普通碳钢中降低碳含量以改善基体韧性，同时大幅度提高硼含量，形成高硬度硼化物，提高其材料耐磨性，并在大幅度提高材料耐磨性的前提下，又大幅度减少了铬合金加入量，不含铝、镍、钨、钒等贵重合金元素，则显著降低生产成本，从而具有很好的市场竞争力；3.加入了微量的铈、镧、钙、钾、铝元素，细化合金组织，改善硼化物的形态和分布，获得了高韧性马氏体基体镶嵌高硬度耐磨硼化物的混合组织；4.采用普通电炉熔炼，合金热处理用煤气炉、电炉或盐浴炉加热，设备通用性强，生产工艺简单；5.具有良好的机械性能，其硬度≥58HRC、冲击韧性α_k≥12J/cm²、断裂韧性K_1c≥25MPa.m^1/2、抗拉强度σ_b≥600MPa，所以其综合性能优于常用的高锰钢、高铬铸铁和低合金钢，具有极高的性能价格比。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法具有如下的基本化学成份及其热处理方法。

实施例1：

本实施例高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法采用350公斤酸性中频感应电炉熔炼。采用普通废钢、硼铁、铬铁、硅铁和锰铁配料，用生铁增碳。炉前调整成分合格后加铝锭脱氧和微合金化，而后出炉。将铈镧稀土、硅钙合金、钾盐事先放入浇包，随后采用包内冲入法对金属熔液进行复合变质处理，直接浇注壁厚80mm的锤头，其合金化学成分见表1所示：

表1高硼铸造铁基合金化学成分

C	B	Cr	Si	Mn	Ce	La	K	Ca	Al	S	P	Fe
													0.28	1.79	0.67	0.46	1.23	0.09	0.05	0.13	0.007	0.21	0.023	0.030	余量

高硼铸造铁基合金锤头随后进行热处理，高硼铸造铁基合金锤头珠光体化预处理工艺是在65KW箱式电阻炉内加热，加热温度815℃，保温时间180min，随后炉冷。

高硼铸造铁基合金锤头淬火处理工艺是在65KW箱式电阻炉内加热，加热温度975℃，保温时间145min，随后以8℃/min的速度冷却至室温。

高硼铸造铁基合金锤头回火处理工艺是在65KW箱式电阻炉内加热，加热温度220℃，保温时间310min，随后炉冷至室温。

直接从高硼铸造铁基合金锤头上取样分析合金的力学性能，其结果如下：硬度58.3HRC，冲击韧性13.6J/cm²，断裂韧性27.9MPa.m^1/2，抗拉强度623MPa。高硼铸造铁基合金锤头与高锰钢锤头同时安装在锤式破碎机上细破石料，锤式破碎机的入料直径60～100mm，石料抗压强度为45～75MPa，锤破后的产品粒度分5、8、10、12mm四类，破碎机产量约300T/h，本发明高硼铸造铁基合金锤头使用寿命比高锰钢锤头提高4.6倍，锤头使用安全，没有出现断裂、剥落等现象。

实施例2：

本实施例高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法采用350公斤中频碱性中频感应电炉熔炼。采用普通废钢、硼铁、铬铁、硅铁和锰铁配料，用废石墨电极增碳。炉前调整成分合格后加铝锭脱氧和微合金化，而后出炉。将铈镧稀土、硅钙合金、钾盐事先放入浇包，随后采用包内冲入法对金属熔液进行复合变质处理，直接浇注壁厚60mm的衬板。合金化学成分见表2所示：

表2高硼铸造铁基合金化学成分

C	B	Cr	Si	Mn	Ce	La	K	Ca	Al	S	P	Fe
													0.60	0.49	0.75	0.66	0.91	0.18	0.08	0.17	0.011	0.15	0.018	0.025	余量

高硼铸造铁基合金衬板随后进行热处理，高硼铸造铁基合金衬板珠光体化预处理工艺是在65KW箱式电阻炉内加热，加热温度780℃，保温时间140min，随后炉冷至450℃后空冷。

高硼铸造铁基合金衬板淬火处理工艺是在盐浴炉内加热，加热温度1042℃，保温时间100min，随后以5.3℃/min的速度冷却至室温。

高硼铸造铁基合金衬板回火处理工艺是在90KW箱式电阻炉内加热，加热温度380℃，保温时间230min，随后空冷至室温。

直接从高硼铸造铁基合金衬板上取样分析合金的力学性能，其结果如下：硬度58.6HRC，冲击韧性12.7J/cm²，断裂韧性26.2MPa.m^1/2，抗拉强度659MPa。高硼铸造铁基合金衬板与高铬铸铁衬板同时安装在CBO-400、WCB300等稳定土搅拌设备上，使用安全、可靠，使用中从未出现断裂，其使用寿命比高铬铸铁衬板提高83％，生产工艺比高铬铸铁衬板简单，生产成本也比高铬铸铁衬板低廉。

实施例3：

本实施例高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法采用1500公斤碱性电弧炉熔炼。采用普通废钢、硼铁、铬铁、硅铁和锰铁配料，用废石墨电极增碳。炉前调整成分合格后加铝锭脱氧和微合金化，而后出炉。将铈镧稀土、硅钙合金、钾盐事先放入浇包，随后采用包内冲入法对金属熔液进行复合变质处理，直接浇注壁厚120mm的衬板，其合金化学成分见表3所示：

表3高硼铸造铁基合金化学成分

C	B	Cr	Si	Mn	Ce	La	K	Ca	Al	S	P	Fe
													0.45	1.21	0.58	0.56	0.77	0.12	0.03	0.07	0.016	0.09	0.028	0.031	余量

高硼铸造铁基合金衬板随后进行热处理，高硼铸造铁基合金衬板珠光体化预处理工艺是在90KW台车式电阻炉内加热，加热温度790℃，保温时间230min，随后炉冷至480℃后空冷。

高硼铸造铁基合金衬板淬火处理工艺是在煤气加热炉内加热，加热温度1005℃，保温时间180min，随后以10℃/min的速度冷却至室温。

高硼铸造铁基合金衬板回火处理工艺是在65KW箱式电阻炉内加热，加热温度290℃，保温时间400min，随后炉冷至室温。

直接从高硼铸造铁基合金衬板上取样分析合金的力学性能，结果如下：硬度59.0HRC，冲击韧性13.1J/cm²，断裂韧性26.5MPa.m^1/2，抗拉强度638MPa。高硼铸造铁基合金衬板与中碳铬镍钼马氏体合金钢衬板在φ1.83m球磨机上研磨矿粉，高硼铸造铁基合金衬板比中碳铬镍钼马氏体合金钢衬板寿命提高1.43倍，而且价格比后者低20％以上，具有很好的经济效益。

Claims (5)

1.一种高硼铸造铁基耐磨合金，其特征在于：它的化学成分是(重量％)：0.15～0.70C，0.3～1.9B，0.3～0.8Cr，0.4～0.8Si，0.6～1.3Mn，0.05～0.20Ce，0.02～0.10La，0.005～0.018Ca，0.04～0.18K，0.08～0.25Al，S＜0.04，P＜0.04，其余为Fe。

2.如权利要求1所述的高硼铸造铁基耐磨合金的热处理方法，其特征在于：它的第一步热处理工序是珠光体化预处理，它的第二步热处理工序是淬火，它的第三步热处理工序是回火。

3.如权利要求2所述的高硼铸造铁基耐磨合金的热处理方法，其特征在于：所述的珠光体化预处理方法是加热温度760～820℃，保温时间按下式确定

t＝(1.2～1.8)δ+50

式中t——珠光体化预处理保温时间，min；δ——工件厚度，mm；

炉冷至小于500℃后炉冷或空冷。

4.如权利要求2所述的高硼铸造铁基耐磨合金的热处理方法，其特征在于：所述的淬火处理方法是加热温度960～1050℃，保温时间按下式确定

t＝(1.1～1.5)δ+30

式中t——淬火保温时间，min；δ——工件厚度，mm；

随后快速冷却，冷却速度不小于5℃/min。

5.如权利要求2所述的高硼铸造铁基耐磨合金的热处理方法，其特征在于：所述的回火处理方法是加热温度180～400℃，保温时间按下式确定

t＝(2.2～3.0)δ+90

式中，t——回火保温时间，min；δ——工件厚度，mm；

随后炉冷或空冷。