[發明專利]一種耐蝕鑄鐵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201911048049.3
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110714157B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 徐流杰;魏世忠;路富剛;王方方;周玉成;潘昆明;李秀青;李繼文;毛豐;王曉東;陳沖;司岸恒;熊美;張國賞;張程;靳東亮;任永鵬
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C37/06
• 分類號: C22C37/06;C22C37/10;C22C33/08;C21D5/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 郭佳效

本發明涉及一種耐蝕鑄鐵合金及其制備方法，屬于鑄鐵合金領域。該耐蝕鑄鐵合金由如下質量百分比的元素組成：N：0.2?0.6％、C：2.1?2.5％、Cr：23?28％、Mo：0.5?0.8％、Si：0.9?1.2％、Mn：0.5?0.8％、Al：1.0?1.4％、P≤0.01％、S≤0.01％，稀土元素：0.1?0.3％，余量為鐵及不可避免的雜質。本發明提供的耐蝕鑄鐵合金，含有鉻、氮、鋁等元素，氮能夠富集在金屬與氧化膜的界面以及金屬的活性表面上，減緩電化學腐蝕；鋁能夠形成和擴大鐵素體相區，促進形成α?Fe單相，提高基體的耐蝕性；各元素的合用顯著減緩了材料的腐蝕，提高了耐蝕性。

技術領域

本發明屬于鑄鐵合金領域，具體涉及一種耐蝕鑄鐵合金及其制備方法。

背景技術

目前在石油化工、航空航天、水利電力等行業的機械設備中，泵體、閥門、管道、水利發電機的翼輪等各種鑄鐵件因經常在海水、腐蝕性介質、大氣等工況中工作，在服役的過程中常因腐蝕而失效。

目前，廣泛使用的耐蝕鑄鐵材料主要是高鉻鑄鐵。但是Cr系白口鑄鐵存在著嚴重的相間腐蝕，而相間腐蝕導致的失重量在總失重量中所占得比例較高，相間腐蝕的驅動力是基體相和碳化物相間的電位之差，在腐蝕的過程中，碳化物為陰極被保護，基體為陽極被加速腐蝕。這使得普通高鉻鑄鐵不適于在腐蝕性較強的介質中服役。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐蝕鑄鐵合金，以解決現有鑄鐵合金的耐蝕性較差的問題。

本發明的第二個目的在于提供上述耐蝕鑄鐵合金的制備方法。

為實現上述目的，本發明的耐蝕鑄鐵合金的技術方案是：

一種耐蝕鑄鐵合金，由如下質量百分比的元素組成：N：0.2-0.6％、C：2.1-2.5％、Cr：23-28％、Mo：0.5-0.8％、Si：0.9-1.2％、Mn：0.5-0.8％、Al：1.0-1.4％、P≤0.01％、S≤0.01％，稀土元素：0.1-0.3％，余量為鐵及不可避免的雜質。

本發明提供的耐蝕鑄鐵合金，含有鉻、氮、鋁等元素，氮能夠富集在金屬與氧化膜的界面以及金屬的活性表面上，減緩電化學腐蝕；鋁能夠形成和擴大鐵素體相區，促進形成a-Fe單相，提高基體的耐蝕性；各元素的合用顯著減緩了材料的腐蝕，提高了耐蝕性。

稀土元素是鋼液極強的凈化劑和潔凈鋼夾雜物的有效變質劑。優選的，所述稀土元素為鈰(Ce)。

為進一步優化鑄鐵合金的耐蝕性能，優選的，上述耐蝕鑄鐵合金由如下質量百分比的元素組成：N：0.43-0.47％、C：2.403-2.482％、Cr：24.78-26.31％、Mo：0.7206-0.7672％、Si：0.985-1.137％、Mn：0.6613-0.6753％、Al：1.075-1.176％、P≤0.01％、S≤0.01％，稀土元素Ce：0.25-0.3％，余量為鐵及不可避免的雜質。

制備含氮鑄鐵可采用熱等靜壓熔煉、加壓等離子電弧熔煉等方法。

熱等靜壓熔煉爐內壓力最大，可達到較大的壓力，制備的高氮鑄鐵中可達較高的氮含量，但是基體中易形成氮化物的沉淀。加壓等離子電弧熔煉在熔池中溫度存在著波動，從而導致在熔池中氮均勻化效果不好。

相對于上述熔煉方法，本發明另外提供一種真空感應正壓熔煉的方法。

一種耐蝕鑄鐵合金的制備方法，包括以下步驟：按配比取原料熔煉，將所得熔煉液凝固成型，得到鑄態合金；將鑄態合金依次進行淬火處理、回火處理，即得相組成為馬氏體和M₇C₃碳化物的耐蝕鑄鐵合金。

采用真空感應正壓熔煉，熔體在電磁感應作用下熔煉均勻，加快了氮在熔體中的擴散，從而縮短了熔體中氮在特定壓力下達到平衡的時間，提高鑄錠組織的均勻性。