[發明專利]一種錳硅高鉻鑄鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201310602838.3
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103614611A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 常國威;岳旭東;陳淑英;李青春
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所 21225
• 代理人: 李輝

技術領域

本發明屬于抗磨金屬材料領域，特別涉及一種錳硅高鉻鑄鐵及其制備方法。

背景技術

高鉻鑄鐵是一種性能優良的抗磨材料，它具有高硬度和高沖擊韌性的特點。高鉻鑄鐵的典型牌號是Cr15Mo3的白口鐵，該型號高鉻鑄鐵中通過添加3%的鉬元素，增加高鉻鑄鐵的淬透性，獲得全馬氏體基體組織。而鉬元素屬于貴重合金元素，是我國的緊缺資源，其價格昂貴，增加了鉬系高鉻鑄鐵的生產成本高。為了降低鉬系高鉻鑄鐵生產成本，最有效的方法是減少鉬元素的加入量，但減少鉬元素的加入量后，鉬系高鉻鑄鐵抗磨性也大幅下降，使用壽命明顯縮短。

錳元素在提高高鉻鑄鐵淬透性方面可以起到與鉬元素相近的作用，但由于錳元素穩定高鉻鑄鐵基體中奧氏體的能力很強，導致組織中殘余奧氏體量過多，在使用中殘余奧氏體在外力作用下發生馬氏體轉變，由于體積膨脹形成的應力，鑄件容易開裂。通過添加硼元素或稀土元素降低高鉻鑄鐵中鉬元素含量的方法，生產工藝復雜、性能不穩定，高鉻鑄鐵力學性能不理想。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種生產成本較低，具有高硬度、高韌性的錳硅高鉻鑄鐵及其制備方法。

本發明的技術解決方案是：

一種錳硅高鉻鑄鐵，其化學成分以重量百分比計為：

碳????????2.2%～2.8%；

鉻????????13%～15%；

錳????????3%～5%；

硅????????2%～4%；

硫????????≤0.05%；

磷????????≤0.05%；

鐵????????余量。

一種錳硅高鉻鑄鐵的制備方法，其具體步驟如下：

1.1、原料選擇

以重量百分比計，將廢鋼、生鐵、鉻鐵、錳鐵和硅鐵按照產品中碳含量為2.2%～2.8%、鉻含量為13%～15%、錳含量為3%～5%、硅含量為2%～4%、硫含量≤0.05%，磷含量≤0.05%、其余為鐵進行配料；

1.2、將廢鋼、生鐵放入感應爐內熔化后，進行預脫氧操作，而后加入鉻鐵、錳鐵和硅鐵,得到鐵水；

1.3、取鐵水試樣進行爐前分析，根據分析結果，將所述鐵水調整至合格鐵水的要求；

1.4、將鐵水溫度提高到1550℃～1600℃，加入占所述合格鐵水質量0.1%～0.3%的鋁，進行終脫氧，出爐；

1.5、待溫度降至1400℃～1460℃時，開始澆注，得鑄鐵；

1.6、將獲得的鑄鐵加熱到850℃～950℃，進行空冷，然后加熱到350℃～500℃回火2h～5h，得到錳硅高鉻鑄鐵。

步驟1.2中，鉻鐵、錳鐵和硅鐵在加入感應爐內前，先進行烘烤處理，以去除鉻鐵、錳鐵和硅鐵的水份和表面的油污。

本發明的有益效果：

工藝簡單，配料合理。加入錳元素來提高淬透性，加入硅元素降低奧氏體內碳的含量，以提高奧氏體發生馬氏體轉變溫度，確保熱處理后得到全馬氏體組織的高鉻鑄鐵。通過嚴格控制錳硅高鉻鑄鐵中的硅、錳以及碳含量，使錳硅高鉻鑄鐵的沖擊韌性可以達到6.2J/cm²～9.2J/cm²，硬度（HRC）可以達到54.2～61.2，具有Cr15Mo3高鉻鑄鐵性能標準的同時，降低了原材料的生產成本。

具體實施方式

采用中頻感應爐熔煉錳硅高鉻鑄鐵，砂型鑄造。

實施例1

錳硅高鉻鑄鐵的化學成分以重量百分比計如表1所示：

表1錳硅高鉻鑄鐵成分與含量（wt%）

1.1、原料選擇

以重量百分比計，將廢鋼、生鐵、鉻鐵、錳鐵和硅鐵按照表1的成分要求進行配料；

1.2、將鉻鐵、錳鐵和硅鐵進行烘烤處理，以去除鉻鐵、錳鐵和硅鐵的水份和表面的油污；將廢鋼、生鐵放入感應爐內熔化后，進行預脫氧操作，而后加入烘烤的鉻鐵、錳鐵和硅鐵,得到鐵水；

1.3、取鐵水試樣進行爐前分析，根據分析結果，將所述鐵水成分調整至表1的合格鐵水要求；

1.4、將鐵水溫度提高到1550℃～1600℃，加入占所述合格鐵水質量0.1%的鋁，進行終脫氧，出爐；

1.5、待溫度降至1400℃時，開始澆注，得鑄鐵；

1.6、將獲得的鑄鐵加熱到930℃，進行空冷，然后加熱到400℃回火4h，得到錳硅高鉻鑄鐵，力學性能如表6所示。

實施例2

錳硅高鉻鑄鐵的化學成分以重量百分比計如表2所示：

表2錳硅高鉻鑄鐵成分與含量（wt%）