[發明專利]一種亞共晶高鉻白口鑄鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201110274633.8
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102330016A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 李家元;胡紹波
• 申請（專利權）人: 昆明市宜良化工設備鑄造廠
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/06;C22C33/08;C21D5/04;C21D1/18
• 代理公司: 昆明祥和知識產權代理有限公司 53114
• 代理人: 唐德林

技術領域

本發明涉及高鉻白口鑄鐵技術，特別是一種適用于制備具有沖擊磨損磨料的抗磨損件的亞共晶高鉻白口鑄鐵及其制備方法。

背景技術

高鉻白口鑄鐵是一類應用非常廣泛的重要耐磨材料，由于其組織中大量存在的高硬度M7C3型碳化物而具有優良的耐磨性，同時該碳化物呈桿狀分布而較其它白口鑄鐵的韌性有所改善。高鉻白口鑄鐵中大量存在的含鉻的硬質相M7C3型碳化物有力提高了材料的磨損抗力。因此廣泛用于磷化工、有色冶煉、水泥、火力發電、礦山的耐磨件。（如破碎機板錘、錘頭、鱷板、球磨機襯板等）

在高鉻白口鑄鐵中，碳化物數量的增加對抗磨損能力具有重要的影響。但碳化物數量提高到一定程度，將會出現粗大的初生碳化物，導致高鉻白口鑄鐵的韌性急劇下降。

目前鉻系鑄鐵已取代了一些耐磨鍛鋼、中錳球鐵和低合金鋼等材質的耐磨件，在礦山、建材、冶金、火力發電等行業得到應用，成為國內外公認的、較好的抗磨材料。高鉻鑄鐵是特別受到重視的一種抗磨材料，早在1917年就出現了高鉻鑄鐵專利，它一般指含鉻量在12％～28％范圍內的合金白口鑄鐵，含碳量在2.4％～3.6％之間。高鉻鑄鐵的特點是共晶碳化物為六角形桿狀及曲面板條狀的(Cr，Fe)7C3型碳化物，呈斷網狀分布，顯微硬度高達HV1300－1800，而且韌性和耐磨性也較高。高硬度的不連續碳化物要與硬的基體相配合才能表現出高的耐磨性。

發明專利CN1769508A公布了一種低成本高耐磨的過共晶高鉻白口鑄鐵及其制備方法，其主要成分為C：3.5-4.05%，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%，其余為鐵。其制備方法是采用二次孕育變質處理的方法細化初生碳化物，包內孕育劑的中間合金含有的TiN、NbN等顆粒作為促進初生碳化物形核的基體，增加初生碳化物的形核數量。稀土、鎂和鉀等富集在初生碳化物的表面，使其細化、團球化。隨流孕育劑的作用是大大加快合金的凝固，使初生碳化物來不及長大，從而達到細化初生碳化物的目的。該發明通過預加含TiN、NbN等顆粒的中間合金在包內孕育，作為初生碳化物是異質形核基底。該發明中TiN、NbN等顆粒在鐵水中易團聚，分布均勻性差，使碳化物的形態和分布均勻性較差，導致鑄件性能波動較大。

發明專利CN01173340A公開了一種鑄態高鉻白口鑄鐵及其制備方法。高碳高鉻鑄鐵化學組成成分是（質量分數）：4.5-5.5C，22.5-30.8Cr，3.0-5.0V，0.7-1.2Mn，0.2-0.5Nb，0.5-1.0Ti，0.08-0.20Mg，0.05-0.20Na，0.05-0.20RE，Si＜1.0，其余為Fe和不可避免的微量雜質。鑄態高碳高鉻鑄鐵在出爐時用釩鐵顆粒孕育，并用稀土鎂合金和鈉鹽進行復合變質處理，在200-280℃下進行去應力退火處理后可直接使用。該發明雖然不需要淬火處理，能耗低，生產周期短，但是由于加入價格較貴的Nb、Ti、V合金元素使產成本同樣會增加。

專利W08404760-A1和EP147422-A1公開了一種耐磨鑄造過共晶高鉻白口鑄鐵，其主要成分（Wt%）為：C＞4.0；Cr25-45；Mn0-15；MO0-10；Ni0-10；B0-2；Ti、V、W、Ta和Nb至少加入一種，每一種元素加入量＜5.0且Ti、V、W、Ta和Nb的總量小于15.0%。這種合金采用低溫澆注，澆注溫度不超過液相線溫度100℃。由于這種材質需要較低的澆注溫度，在澆注薄壁、復雜件時成形困難。

張山綱等人發表《高鉻白口鑄鐵材料及其應用》的論文主要內容為：在低溫澆注的條件下，通過在鐵液中加入一種細化劑（沒有提供細化劑的成分）和1%左右的0.2mm-0.3mm合金鐵丸，雖然達到了使過共晶合金（4.0-6.0C--—30.0-40.0Cr）中初生碳化物細化的效果，但是由于采用低溫澆注的方法，使鑄件易產生冷隔等缺陷，成品率較低，質量不穩定。另外由于加入了2-3%左右的鉬以及鉻含量太高，原材料成本增加，約為KMTBCr26成本的3倍以上。