[發明專利]一種基于自然時效的高鉻馬氏體鑄鐵熱處理方法

有效

• 申請號: 202011000343.X
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112126754B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 吳開明;鄭歡
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學;武科新材(武漢)工程研究院
• 主分類號: C21D5/00
• 分類號: C21D5/00;C22C37/10;C22C37/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種基于自然時效的高鉻馬氏體鑄鐵熱處理方法。其技術方案是：所述高鉻馬氏體鑄鐵化學成分及其質量百分含量是：C為2.5～3.0％，Cr為18～22％，Si為0.5～0.9％，Mn為2.0～2.5％，Cu為0.7～1.2％，P≤0.049％、S≤0.049％，其中6.5≤Cr/C≤7.3，余量為Fe。按照上述化學成分配料、冶煉、澆注和打磨，打磨后在900～1000℃條件下保溫1～2小時，然后水淬至室溫，在室溫條件下自然時效7～21天，制得高鉻馬氏體鑄鐵。所述高鉻馬氏體鑄鐵的硬度為65.5～67.5HRC，V型缺口沖擊功為2.4～5.2J，基體組織為馬氏體。本發明具有熱處理工藝簡單、熱處理成本低和節約能源的特點，經自然時效后制得的高鉻馬氏體鑄鐵硬度高和韌性好。

技術領域

本發明屬于高鉻鑄鐵技術領域。尤其涉及一種基于自然時效的高鉻馬氏體鑄鐵熱處理方法。

背景技術

高鉻鑄鐵是指合金中碳主要以碳化物形式存在，具有高硬度、高耐磨性能的鑄鐵。隨著科技和社會的發展，為進一步提高高鉻鑄鐵的硬度、耐磨性以及韌性，以適應工業技術的發展，本領域技術人員進行了大量的研究和技術開發。高鉻鑄鐵鑄態組織由奧氏體+共晶碳化物M₇C₃組成，在淬火過程中，將會發生奧氏體向馬氏體的轉變，并伴有二次碳化物的析出，一般情況下基體組織為馬氏體+殘余奧氏體。

提高高鉻鑄鐵硬度的主要方法是提高基體的硬度，減少殘留奧氏體、鐵素體和貝氏體的數量。提高基體硬度的主要方法有增加C含量，進而增加馬氏體的含量，增加合金碳化物的數量與硬度。減少殘留奧氏體主要是提高馬氏體轉變量，亦即要將馬氏體轉變點M_s控制在室溫以上。

經過淬火后獲得的馬氏體中的碳由于過飽和，在室溫條件下，將會重新分布，進一步析出碳化物，而此過程主要發生在未經回火的馬氏體中，因此經過回火的高鉻鑄鐵不會產生時效硬化現象。現有技術都是采用淬火+回火處理的熱處理工藝，回火后的高鉻鑄鐵不再發生自然時效。

“一種高鉻鑄鐵研磨體”(CN109930057A)專利技術，該技術按質量百分含量的化學成分是：C為2.5～2.8％、Si≤0.5％、Mn為0.15～0.25％、Mo為0～2.5％、Cr為15～20％、Al為0.01～0.8％、Ni為0.05～0.10％、Re為0.1～0.2％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量為Fe；該技術采用淬火+回火工藝，雖獲得硬度≥65HRC的耐磨鑄鐵，但工藝復雜、熱處理成本高。

“高鉻鑄鐵的熱處理工藝”(CN106755789A)專利技術，該技術通過隨爐加熱至400℃保溫1-2小時，隨后加熱至600℃保溫1～2小時，繼續加熱至950℃保溫2～3小時，淬火處理，緩慢降溫至600℃后，又繼續升至950℃-980℃保溫2～4小時，最后空冷至室溫后進行回火處理，工藝復雜，加熱時間長，熱處理工藝成本高。

“一種高鉻鑄鐵磨球及其熱處理方法”(CN107034347A)專利技術，所述高鉻鑄鐵磨球中鉻Cr含量為11.4～27.52％，碳C含量為2.25～2.65％。該技術在600～890℃保溫2～10h，加熱至880～1100℃保溫3～6h；冷卻至150～350℃，空冷至室溫后進行回火處理，該技術存在保溫時間長、工藝復雜的缺點。

“耐磨白口鑄鐵及其制備方法”(CN 103757516 A)專利技術，所述耐磨白口鑄鐵按質量分數的化學成分是：C為2.9～3.3％、Mn為4.55～5％、Cr為6.0～7.2％、B為0.45～0.70％，Si0.50％，S0.05％，P0.05％，余量為Fe。該技術在950～1000℃保溫3～6h，風冷至250℃后，在280～320℃，保溫8～12h后空冷至室溫，該技術的缺陷是工藝復雜，加熱時間長。