[發明專利]一種高韌性高耐磨性含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵及其制備方法

有效

• 申請號: 201810922608.8
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN108754302B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 楊鵬輝;符寒光;符定梅;林健;郭星曄;雷永平
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/06;C22C37/04;C22C33/08;C21C1/10;C21D1/70;C21D1/20;C21D5/00;C21D1/607
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種高韌性高耐磨性含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵及其制備方法，屬于耐磨材料技術領域。生產出如下化學成分的球墨鑄鐵(wt％)：C：3.3?3.8，Si：1.3?1.7，Mn：0.4?0.7，Cr：1.0?1.5，P≤0.040；S≤0.007，余量Fe。在鑄件表面涂抹抗氧化劑，放入熱處理爐，加熱到1080?1110℃，并保溫10?15min，出爐空冷至300～350℃，重新入爐加熱到880?900℃，并保溫90?150min，迅速拿出后，放入溫度為250～320℃的硝酸鹽熔液中，并保溫1?3h，然后取出在空氣中冷卻至室溫。沖擊韌性提高了120％以上，同時不降低硬度和耐磨性。

技術領域

本發明公開了一種含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵的制備方法，特別公開了一種提高韌性和耐磨性的熱處理方法，屬于耐磨材料技術領域。

背景技術

礦山濕磨機磨球消耗量大，應用面廣，國內年消耗量約240萬噸以上。含碳化物等溫淬火球墨鑄鐵(Carbidic Austempered Ductile Iron，簡稱CADI)鑄造性能好，密度小，耐磨損腐蝕性能好，成本低，是理想的濕磨機磨球材質。但由于CADI晶界處存在大量的共晶碳化物，嚴重降低了材料的沖擊韌性，裝機時顯示出破碎率高的問題，限制了CADI的應用。

為了提高CADI的沖擊韌性，中國發明專利CN105132790A公開了一種含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵，其組成及質量百分含量為：C：3.20～3.70％；Si：2.50～3.30％；Mn：0.4～0.8％；P≤0.040％；S≤0.007％；Ce：0.01～0.04％；Mg：0.01～0.04％；Cr：0.30～1.80％；V：0.25～0.70％；余量為鐵。其制備方法如下：(1)將生鐵、廢鋼、錳鐵和釩鐵加熱熔煉；(2)將稀土鎂球化劑置于包底凹槽，上面放置孕育劑；澆注溫度1350～1430℃，澆注時間10～30秒，冷卻后得到球墨鑄鐵；(3)將冷卻后的球墨鑄鐵，加熱至850-920℃，保溫2-4小時，然后放入280～320℃的45％KNO₃+55％NaNO₃熔鹽中，保溫1-3小時，取出冷卻至常溫，得到的含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵是一種高韌性高硬度、綜合力學性能好的含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵。

中國發明專利CN105274423A還公開了一種含碳化物的等溫淬火球墨鑄鐵及其制備方法，所述球墨鑄鐵的化學成分為(wt.％)：C：3.3～3.8、Si：1.5～2.5、Cr：0.2～0.7、Mn：0.4～1.0、Mo：0.2～0.6、V：0.02～0.08、Ni：0.2～0.5、Cu0.15～0.30、Mg0.015～0.030、RE0.02～0.05、S≤0.080、P≤0.080，Fe余量。制備過程包括：原料的配制和中頻爐冶煉；鐵液的球化處理和孕育處理；等溫淬火熱處理。該發明通過添加微量V元素并適當降低Si的含量，以獲得細小彌散分布的碳化物組織，這種組織使得該球墨鑄鐵的耐磨性能有較大提高，同時通過添加少量Ni，提高球墨鑄鐵的沖擊性能。

中國發明專利CN106834902A還公開了一種高耐磨性含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵及其制備方法。為了提供一種既具有良好的硬度又具有良好韌性的高耐磨性含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵，發明改進了含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵的配方，即其元素組成按質量百分比計為：C：3.50～3.90％、Si：2.90～3.50％、Mn：1.30～1.70％、P＜0.08％、S：＜0.012％、RE：0.01～0.04％、Mg：0.025～0.04％、Cr：0.08～0.18％、V：0.17～0.32％、Ti：0.08～0.18％、Cu：0.30～0.40％、B：0.001～0.006％，余量為Fe，RE為稀土金屬，優選Y。表面硬度可達HRC62以上，而沖擊韌性是鉻系磨球的2-3倍以上，具有優良的綜合性能，在使用中不破碎、不失圓，磨耗僅占噸耗200克左右。