[發明專利]一種25％Cr高鉻鑄鐵的變溫燒結工藝及其產品

有效

• 申請號: 201811242518.0
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109249019B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 肖平安;顧景洪;肖璐瓊;李忠濤;肖利洋;石管華;肖雨桐;古思敏;呂蓉
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B22F3/10
• 分類號: B22F3/10
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

本發明提供一種高鉻鑄鐵的變溫燒結工藝，屬于金屬材料粉末冶金領域，包括：(1)霧化制粉；(2)模壓制坯：往預合金粉末中加入成型劑，壓制后得到壓坯；(3)變溫燒結：將壓坯進行變溫燒結，上限燒結溫度為1250～1280℃，保溫時間為10～30min，之后再迅速降溫至下限燒結溫度1220～1245℃，保溫時間為30～90min，得到燒結樣坯；(4)控溫冷卻：將燒結樣坯進行控溫冷卻，隨后爐冷或者立即室溫空冷。本發明通過預合金霧化制粉?模壓制坯?變溫燒結?控溫冷卻工藝，大大縮短了制備時間，降低操作難度，在獲得形貌簡單、小尺寸、分布均勻的碳化物后，使得高鉻鑄鐵沖擊韌性得到提高的同時，合金的抗彎強度也得到了極大的提高，大大提升了高鉻鑄鐵合金抗沖擊耐磨性能。

技術領域

本發明屬于金屬材料粉末冶金領域，涉及一種25％Cr高鉻鑄鐵的變溫燒結工藝及其產品。

背景技術

高鉻鑄鐵是Fe-C-Cr系合金中一類重要的高強耐磨、抗腐蝕結構材料，是繼普通白口鑄鐵、鎳硬鑄鐵后的第三代耐磨鑄鐵，具備優良的強韌性、抗磨性和抗腐蝕性，但其鑄造廢品率高和成形性差，目前，工業上最常采用變質鑄造方法生產高鉻鑄鐵。

變質鑄造方法可以通過在熔液的固液界面上創造大量高溫異質相，提高形核率，抑制過度取向生長。目前用于高鉻鑄鐵變質鑄造的工藝步驟包括：孕育劑添加處理，澆注前添加變質劑，鑄件熱處理。該工藝改善了高鉻鑄鐵碳化物及基體的類型、形貌和尺寸大小，提高了高鉻鑄鐵的強韌性和耐磨性能。變質鑄造工藝的核心理念就是通過添加異質形核點以提高形核率，后續熱處理彌散析出、改善碳化物形貌。但是，變質鑄造工藝需要加入變質劑，會引入雜質，同時需要長時間的高溫熔融處理，加上后續熱處理工藝，工藝周期長達48h，能耗巨大，不能連續生產，因此，開發一種新型高鉻鑄鐵鑄造工藝具有重要意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種操作簡單、工藝周期短、易于實現工業化生產的高鉻鑄鐵的變溫燒結工藝，以進一步改善高鉻鑄鐵沖擊韌性和耐磨性能。

本發明提供一種25％Cr高鉻鑄鐵的變溫燒結工藝，包括以下步驟：

(1)霧化制粉：按設計的高鉻鑄鐵進行混料，充分熔融水霧化制得預合金粉末；

(2)模壓制坯：往步驟(1)所得預合金粉末中加入成型劑，壓制后得到壓坯；

(3)變溫燒結：將步驟(2)所得壓坯進行變溫燒結，第一段燒結溫度為1250～1280℃，保溫時間為10～30min，之后再迅速降溫至第二段燒結溫度1220～1245℃，保溫時間為30～90min，得到燒結樣坯；

(4)控溫冷卻：將步驟(3)所得燒結樣坯進行控溫冷卻，隨后爐冷或者立即室溫空冷，即得過共晶高鉻耐磨鑄鐵。

優選的，步驟(2)中，所述成型劑為丁苯橡膠(SG)，成型劑的添加量為0.8～1.5wt％。

更優選的，所述成型劑的添加量為1.0～1.2wt％。

優選的，步驟(2)中，壓制方式為單向鋼模壓制，壓制壓力為200～300MPa，保壓時間為60s。

優選的，步驟(3)中，第一段燒結溫度1260～1275℃，保溫時間15～25min，第二段燒結溫度為1230～1245℃，保溫時間50～70min。

更優選的，步驟(3)中，第一段燒結溫度1265～1275℃，保溫時間15～20min，第二段燒結溫度為1235～1245℃，保溫時間60～70min。

優選的，步驟(4)中，所述控溫冷卻的條件為：降至溫度為400～600℃，冷卻速度為1～10℃/min。

更優選的，降至溫度為450～500℃，冷卻速度≥3℃/min。

進一步，冷卻速度為4～8℃/min。