[發明專利]一種改性普通白口鑄鐵的制備方法

無效

• 申請號: 201210378771.5
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102888553A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 皇志富;邢建東;高義民;馬勝強;李燁飛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08;C21D5/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明涉及一種中、低沖擊應力作用下使用的抗磨部件（球磨機襯板、磨球等）的材料-普通白口鑄鐵的制造技術，特別涉及一種通過改善硬質相Fe₃C形態進而提高普通白口鑄鐵韌性的制備方法。

背景技術

磨損是冶金、礦山、機械、電力等許多工業部門普遍存在，并成為引起設備部件失效或材料破壞的一個重要原因，也是造成經濟損失最多的原因之一。目前廣泛使用的多為高鉻白口鑄鐵，而普通白口鑄鐵使用較少，這主要原因之一是由于后者組織中抗磨硬質相Fe₃C形態呈網狀分布，從而導致該材質韌性較差，導致耐磨性無法有效發揮。

關于如何改善普通白口鑄鐵中硬質相Fe₃C網狀形態，即使其呈斷網、顆粒化進而提高該鑄鐵的韌性。國內外專利文獻有諸多報道。主要是通過熱處理、加入合金元素、合金化處理、變質、孕育等手段來改善Fe₃C的形態，提高普通白口鑄鐵的韌性，但目前并沒有采用控制普通白口鑄鐵的化學成分結合鍛造技術來改善普通白口鑄鐵韌性的公開報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種成本低、無需變質處理的普通白口鑄鐵制備方法。

為了達到以上目的，本發明是采用如下技術方案予以實現的：

一種改性普通白口鑄鐵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將廢鋼加入電爐中熔化，依次將生鐵、錳鐵、硅鐵加入，按重量百分比，使所得鑄液化學成分為C：2.0-4.5%，Mn：0.3-1.0%；Si：0.5-1.5%；S、P＜0.3%，其余為Fe；等待鑄液全部熔化后用鋁絲脫氧處理，再澆入鑄型中；

（2）等鑄液在鑄型內冷卻至350℃以下形成鑄件后，打箱、清砂處理；

（3）將表面清砂處理干凈的鑄件放入帶加熱裝置的鍛造試驗機中，緩慢升溫至700-1200℃保溫，待保溫完成后，對鑄件進行墩拔處理，墩拔參數為：變形速率在0.01-0.05s^-1，變形比0.05-0.5；

（4）墩拔處理后錠料于200℃—350℃下回火處理并保溫以消除應力，保證硬度、韌性等性能的均勻性。

上述方案中，所述步驟（3）鍛造升溫的保溫和步驟（4）回火處理的保溫均按鑄件的最大厚度而定，每增加20mm，保溫時間延長1小時。

所述的墩拔方式為十字墩拔；墩拔處理1-5次。

所述緩慢升溫的升溫速率≤300℃/小時。

本發明的優點是，通過控制普通白口鑄鐵的化學成分、鍛造溫度、鍛造速率、變形量等來實現Fe₃C形態呈斷網、顆粒化，明顯提高其韌性，其沖擊韌性值提高2倍以上。另外組織更加致密化，該材質的硬度（HRC）提高5-10%以上，且產品成本低廉。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

實施例1

首先，將廢鋼加入電爐中熔化后，依次將生鐵、錳鐵、硅鐵加入，等待全部熔清后用鋁絲脫氧處理，再將鑄液澆入鑄型中，鑄液化學成分(重量百分比)控制為C：2.0%，Mn：0.3，Si：0.5，S、P：0.2，其余為Fe。

然后，等鑄件在鑄型內冷卻至200℃時，打箱、清砂處理。在鍛造前檢查沒有開裂和化學粘砂現象，以免影響到鍛造組織的硬度和韌性等性能降低。

最后，將表面清砂處理干凈的鑄件放入帶加熱裝置的鍛造試驗機中，以升溫速率200℃/小時緩慢升溫至700℃保溫，鑄件壁厚為50mm，保溫2.5小時；待保溫完成后，對鑄件進行十字墩拔處理1次，變形速率在0.01s^-1，變形比0.05。

鍛造后錠料在200℃下回火處理，消除鍛造應力。回火保溫也為2.5小時。

本實施例鑄件硬度值、沖擊韌性值（試樣尺寸為：20mm×20mm×110mm；取五個試樣的平均值）及滲碳體晶粒平均尺度(取三十個有代表性視場觀察并測量)如表1中所示。

實施例2

本實施例工藝步驟同實施例1，區別僅為以下工藝參數：

鑄液化學成分(重量百分比)中C：4.5%；Mn：1.0；Si：1.5；S、P：0.1，其余為Fe。鑄件在鑄型內冷卻至350℃后打箱、清砂處理。

鑄件在鍛造試驗機中以升溫速率350℃/小時緩慢升溫至1200℃保溫。

對鑄件進行十字墩拔處理5次，變形速率在0.05s^-1，變形比0.5。

鍛造后錠料在350℃下回火處理。