[發明專利]一種具有高韌性的耐熱型白口鑄鐵及其制造方法

在審

• 申請號: 201610475444.X
• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN107541651A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 鮑凡凡
• 申請（專利權）人: 鮑凡凡
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;B22D19/16
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙)32222
• 代理人: 沈志海

技術領域

本發明屬于鐵碳合金技術領域，涉及一種白口鑄鐵，特別是涉及一種具有高韌性的耐熱型白口鑄鐵及其制造方法。

背景技術

碳以滲碳體形態存在的鑄鐵，其斷面為灰白色。是一種良好抗磨材料，在磨料磨損條件下工作。白口鑄鐵包括普通白口鑄鐵、低合金白口鑄鐵、中合金白口鑄鐵，高合金白口鑄鐵。

普通白口鑄鐵中國早在春秋時代就制成了抗磨性良好的白口鑄鐵，用作一些抗磨零件。這種鑄鐵具有高碳低硅的特點，有較高的硬度，但很脆，適用于制造沖擊載荷小的零件，一般用在犁鏵、磨片、導板等方面。生產中常采用熱處理的方法來改善其性能，擴大它的應用范圍。碳對于普通白口鑄鐵的耐磨性能起最重要的作用，含碳量愈高，則形成的滲碳體愈多，構成大量的萊氏體，因而硬度愈高，耐磨性也就愈好。但含碳量高，韌性則下降。在金屬材料領域中, 耐熱鑄鐵作為低成本耐熱材料一直受到普遍重視。中國專利申請號CN200610163305.X 提供一種高溫強度和抗氧化性改善的高硅鐵素體耐熱鑄鐵，包括：2.5～3.8wt％的C、5.0～7.0wt％的Si、0.2～0.8wt％的Mn、0.05wt％或更 少的P、0.02wt％或更少的S、0.5-1.2wt％的Mo、0.1wt％或更少的Cr、 0.5wt％或更少的V、0.01～0.1wt％的Cr、0.05wt％或更少的Sb、和余 量Fe。該鑄鐵盡管使用了不少稀貴元素如Mo、Cr、V 等，但同時使用了大量的硅，材料的韌性和抗拉強度都受到了很大的限制。

發明內容

本發明針對普通白口鑄鐵在高溫使用過程中出現韌性低、抗拉強度差等不足，提出一種具有高韌性的耐熱型白口鑄鐵及其制造方法，其白口鑄鐵的組分更為合理、工作壽命更長，制造更為容易，能大大提升白口鑄鐵的力學性能，能滿足高溫、高硬度及高耐磨性等使用需求。

本發明的技術方案是：一種具有高韌性的耐熱型白口鑄鐵及其制造方法，其特征在于：所述白口鑄鐵按質量百分含量計的化學成分如下：C 12%～20%、Si 12%～21%、Mn 1.5～2.5%、P<0.008%、S<0.006%、其余為Fe 的高碳鋼絲。

一種具有高韌性的耐熱型白口鑄鐵的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)取直徑為1～2mm、成分為：C 為0.04～0.06%、Si 為0.2～0.3%、Mn 為0.25～0.35%、P<0.02%、S <0.025%、其余為Fe的鐵絲；

(2)所取鐵絲和高碳鋼絲的總體長度相當，控制鐵絲和高碳鋼絲兩者共占材料的體積百分比為5～40%；

(3)高碳鋼絲按常規方法在其表面鍍鉻，鍍鉻層的厚度為50～500 微米；

(4)鐵絲按常規方法在其表面滲氮；滲氮層的厚度為50～100 微米；

(5)按清潔球生產的常規方法將上述鍍鉻高碳鋼絲和滲氮鐵絲各一根形成球狀的混合雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10～15cm；

(6)將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的松緊程度由鐵絲和高碳鋼絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；

(7)布置完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；

(8)白口鑄鐵材料基體的準備：按重量百分含量C 為2.6%～2.8%、Si 為1.6%～2.2%、Mn為0.5～0.7%、Gd 為0.5～2%、P<0.08%、S<0.25%、其余為Fe 進行配料；

(9)原料在感應電爐中熔化，得到液態鐵水，熔化溫度為1460～1510℃；

(10)將上述白口鑄鐵鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型；液態鐵水將滲硼鐵絲和鍍鎳高碳鋼絲包圍，然后冷卻凝固，形成以白口鑄鐵為基的其中分布有金屬絲團的材料。

本發明的有益效果為：本發明提出的一種具有高韌性的耐熱型白口鑄鐵及其制造方法，組分新穎，制作過程合理清晰，提供了耐高溫抗磨白口鑄鐵件的化學成分配比，改善了碳化物的形態，提高鑄件的硬度和耐磨性；增強基體對碳化物的支撐作用，也穩定了鑄件的高溫硬度和耐磨性；降低鑄件的裂紋趨勢；提高鑄件的淬透性。上述特點使本發明鑄鐵件鑄態保溫慢冷狀態硬度HRC≥61；淬火回火后硬度HRC≥66，在700℃溫度下仍可以保持硬度HRC≥61，其耐腐蝕性也優于現有白口鑄鐵件，特別適合用作高溫條件下工作的耐磨工件。

具體實施方式

下面對本發明作進一步說明：