[發(fā)明專利]一種超高碳鋼及其鑄造工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610303105.3
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN105925915B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石衛(wèi)東;劉清信;王晶;鄭偉靜;張璐寧
• 申請（專利權(quán)）人: 天津立鑫晟科技有限公司
• 主分類號: C22C38/36
• 分類號: C22C38/36;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/12;C22C38/08;C22C33/06;B22D1/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超高碳鋼及其鑄造工藝。

背景技術(shù)

超高碳鋼是指碳含量介于1.0-2.1wt%的鐵基合金材料。由于其碳含量很高，所以在常規(guī)鑄造過程中極易產(chǎn)生大量的大塊狀的或網(wǎng)狀碳化物，導(dǎo)致本身塑、韌性差而不能在工程中應(yīng)用。消除網(wǎng)狀碳化物并使碳化物呈現(xiàn)細(xì)小分布狀態(tài)，是使超高碳鋼走向工程實(shí)際的關(guān)鍵。

現(xiàn)有技術(shù)中，改善材料鑄態(tài)組織形貌和提高材料力學(xué)性能的方法主要有熱機(jī)械變形法、多重?zé)崽幚矸ā⒎勰┮苯鸱ㄒ约皣娚涑尚头ǖ龋柚谄扑樘蓟锘蛲ㄟ^固態(tài)相變控制碳化物細(xì)晶化析出的模式改變材料組織中的碳化物存在形態(tài)。

上述方法雖然有效，但能量消耗大，工藝過程復(fù)雜，且存在一定環(huán)保問題。

授權(quán)公告號CN101580913B的發(fā)明專利公開了一種主要用于含鉻鑄鐵合金的復(fù)合孕育劑，它是一種納米晶的稀土硅鐵+硼鐵的高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑,由Fe-Ce-Si-Ca中間合金和Fe-B中間合金組成,其重量比為Fe-Ce-Si-Ca中間合金∶Fe-B中間合金=1∶0.07～0.13，復(fù)合孕育劑的納米晶晶粒小于100NM。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服細(xì)化超高碳鋼碳化物的現(xiàn)有技術(shù)能量消耗大且工藝過程復(fù)雜的技術(shù)問題，而公開一種超高碳鋼及其鑄造工藝。

本發(fā)明的超高碳鋼的組分及含量（Wt%）為：

C 1.5-1.9；

Cr1.5-1.8；

Mn0.3-0.5；

Si0.1-0.3；

Mo0.2-0.35；

Ni0.1-0.2 ；

余量Fe。

本超高碳鋼添加Cr可以避免鑄件石墨化和抑制碳化物顆粒的生長，有利于增強(qiáng)鑄件的強(qiáng)度和塑性并消除其小裂紋。

本超高碳鋼添加Mn有利于抑制S、P等微量元素的有害影響。

本超高碳鋼中Fe的雜質(zhì)含量限制為普通碳素鋼標(biāo)準(zhǔn)。

上述一種超高碳鋼的鑄造工藝包括以下步驟：

1、材料的熔煉：包括配料、裝料、熔煉，以工業(yè)純鐵、硅鐵、錳鐵、鉬鐵、鉻鐵和鎳板為原材料，采用普通中頻感應(yīng)爐進(jìn)行材料熔煉；

2、孕育處理：通過隨流孕育方式對熔體進(jìn)行孕育處理，復(fù)合孕育劑由Fe-Ce-Si-Ca中間合金和Fe-B中間合金組成,其重量比為Fe-Ce-Si-Ca中間合金∶Fe-B中間合金=1∶0.07～0.13，復(fù)合孕育劑的納米晶晶粒小于100NM，復(fù)合孕育劑加入量是熔體質(zhì)量的0.5—1.5%；熔體溫度范圍為1380℃--1460℃，穩(wěn)定在1380℃時(shí)進(jìn)行澆注；

3、澆鑄成型：樹脂砂外掛冷鐵并配合噴水強(qiáng)制冷卻方式使鑄件成型。

所述復(fù)合孕育劑是薄片狀的納米晶的稀土硅鐵+硼鐵的高鉻鑄鐵復(fù)合孕育劑,平均厚度0.2-0.5mm，平均寬度0.3-0.7mm，平均長度0.8-1.5mm。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是：借助于所述復(fù)合孕育劑控制超高碳鋼的結(jié)晶過程、改變體系的凝固路徑進(jìn)而得到具有細(xì)晶化碳化物分布的鑄態(tài)組織，使鑄態(tài)組織中的碳化物主要以珠光體碳化物及細(xì)小顆粒狀形式存在，進(jìn)而改善鑄件的塑、韌性，從而提高了超高碳鋼的綜合力學(xué)性能。本發(fā)明與現(xiàn)有改善材料鑄態(tài)組織形貌和提高材料力學(xué)性能的方法比較具有工藝過程簡單、能量消耗小和環(huán)境污染較小的突出優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明超高碳鋼鑄態(tài)組織光學(xué)顯微照片。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例并參照附圖對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)敘述。

實(shí)施例1

1、材料的熔煉包括配料、裝料、熔煉階段，以工業(yè)純鐵、硅鐵、錳鐵、鉬鐵、鉻鐵和鎳板為原材料，其組分及含量（Wt%）為：C 1.5；Cr 1.5；Mn 0.3；Si 0.1；Mo 0.2；Ni 0.1；余量為Fe。采用普通中頻感應(yīng)爐進(jìn)行材料熔煉。

2、孕育處理：通過隨流孕育方式對熔體進(jìn)行孕育處理，復(fù)合孕育劑由Fe-Ce-Si-Ca中間合金和Fe-B中間合金組成,其重量比為Fe-Ce-Si-Ca中間合金∶Fe-B中間合金=1∶0.07，復(fù)合孕育劑的納米晶晶粒小于100NM，復(fù)合孕育劑加入量是熔體質(zhì)量的0.5%；熔體溫度范圍為1380℃--1460℃，穩(wěn)定在1380℃時(shí)進(jìn)行澆注。

3、澆鑄成型：樹脂砂外掛冷鐵并配合噴水強(qiáng)制冷卻方式使鑄件成型。

實(shí)施例2