[其他]磷銅鈦多元素中錳耐磨鑄鐵

無效

• 申請號: 87105537
• 申請日: 1987-08-08
• 公開（公告）號: CN87105537A
• 公開（公告）日: 1988-03-09
• 發明（設計）人: 周玉書;張兆康;許光奎;嚴思琪;揭學周
• 申請（專利權）人: 云南省楚雄州祿豐鋼鐵廠;冶金工業部攀枝花鋼鐵研究院
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10
• 代理公司: 云南省楚雄彝族自治州專利事務所
• 代理人: 黃慶,符群

本發明屬于金屬耐磨材料技術領域。

現行我國礦山、水泥、化工和電力等部門，每年因磨料磨損消耗的抗磨金屬備件超過100萬噸。為了提高其耐磨性能和使用性能，節約原材料消耗，國內外的研究正向合金鋼、合金鑄鐵方向發展，如球磨機磨球和襯板、破碎機錘頭等耐磨備件，除通常使用的普通鍛鋼、滲碳鋼、高錳鋼材料外，已有高耐磨性能的高鉻合金鋼、高鉻鑄鐵、鉻系、錳系等耐磨材料相繼出現。

高鉻合金鋼、高鉻鑄鐵、鉻系耐磨材料，其耐磨性能比普通鍛鋼、滲碳鋼、高錳鋼好，使用壽命長。特別是鉻系耐磨材料，如含鉻2.7～7.0%，含鉬0.2～0.7%，含銅0.3～0.8%，含錳0.5～1.5%的耐磨鑄鐵，具有良好的耐磨性能和綜合機械性能，是一種較為理想的耐磨材料。但我國鉻合金資源較缺，生產成本高，推廣面受限。

錳系耐磨材料，目前國內應用較多的是含錳量為5～9.5%的中錳球墨鑄鐵，該材料具有良好的耐磨性能，而且我國錳合金資源豐富，價格較為便宜，但其生產工藝復雜，在推廣運用上有其局限性。

上述各種耐磨材料，無論其耐磨性能如何，但都有一個共同點：即材料中合金元素磷的含量均小于0.45%。

參考文獻〔《鑄鐵手冊》（機械工業出版社1979年版）〕中，介紹了磷銅鈦耐磨鑄鐵（含磷0.35～0.6%，含銅0.6～1.0%，含鈦0.09～0.15%）、磷稀土耐磨鑄鐵等高磷耐磨鑄鐵，因含磷量高（0.35～0.65%），脆性大而只能用于在有潤滑劑條件下工作的備件，如機床導軌、發動機缸套等。

我國云南省祿豐鋼鐵廠生產的祿豐生鐵，長期以來由于含磷高而得不到廣泛運用。祿豐生鐵中還含有一定量的銅、鈦、釩和微量的鉬、鉻、鈮、硼、鎢、稀土等元素，過去一直作為普通生鐵和煉鋼生鐵使用（作為配料加入含磷低的生鐵中），對國家資源造成了極大浪費。

為開發利用祿豐高磷生鐵（以下簡稱高磷生鐵），以高磷生鐵為原料，曾試制了灰鑄鐵、球墨鑄鐵、中錳球墨鑄鐵磨球，其效果都不太理想。

為了尋求一種能充分利用天然資源-高磷生鐵的有效途徑，根據其生鐵成分含量的特性特點，研制出一種耐磨性能好、使用壽命長、制造成本低的耐磨材料，為高磷生鐵的推廣運用開辟新的途徑，特設計了本發明。

本發明是這樣實現的，可以利用天然（也可以人為按比例要求配制）含磷、銅、鈦、釩以及微量的鉬、鉻、鈮、硼、鎢、稀土等元素的生鐵作為原料，適當提高錳、硅含量，用稀土鎂中間合金進行微合金化處理，得到一種新的耐磨材料-磷銅鈦多元素中錳耐磨鑄鐵，其化學成分為（重量百分比）：

C3.0～4.0%，Si3.0～4.5%、Mn4.0～7.0%、P0.4～0.8%、S＜0.03%、Cu0.4～0.9%、V0.02～0.12%、Ti0.07～0.15%、Re0.005～0.02%、Mg0.005～0.02%，余量為鐵和其它微量元素。微量元素主要有Mo、Cγ、Nb、B、W、Re等，其微量元素的總含量為0.07～0.12%。

在鑄鐵中，當平均含磷量超過0.06～0.08%時，組織中就會形成二元或三元磷共晶，其性質硬而脆，能增加鑄鐵的硬度，但降低韌性。高磷生鐵的磷含量為0.4～0.8%，若采取一定措施，如增加鑄鐵的冷卻速度、采用孕育處理等措施，控制磷共晶的形成和分布，抑制三元磷共晶的形成，使之形成二元磷共晶並成斷續網狀均勻分布在鑄鐵中，就能發揮其耐磨的優點而減少磷的危害性。

當鑄鐵中的含銅量大于0.5%時，能促進並細化珠光體，顯著提高珠光體的顯微硬度，銅還能改善石墨使之細化和均勻分布，從而提高鑄鐵的強度、硬度以及耐磨性。但當銅含量大于1～1.5%時，會降低機械性能，特別是沖擊韌性。高磷生鐵天然含銅為0.4～0.9%，對提高鑄鐵的耐磨性很有利。

鑄鐵中的釩鈦元素與碳氮親合力很強，形成釩鈦碳氮化合物，具有很高的顯微硬度並呈彌散狀態分布于鑄鐵基體中，提高了鑄鐵的強度和硬度。鈦還有利于石墨化並細化石墨，鈦在0.09～0.15%范圍內，提高耐磨性很顯著。高磷生鐵天然含鈦量為0.07～0.15%，對獲得耐磨鑄鐵較為有利。

錳是一種穩定碳化物元素，並能降低奧氏體向珠光體轉變溫度，在連續冷卻條件下對獲得細密的珠光體、索氏體、馬氏體組織非常有利。錳分別溶于基體組織及碳化物內，既強化了基體又增加了碳化物的彌散度和穩定性，對提高鑄鐵的耐磨性具有良好作用。在鑄鐵中適當加入錳合金，使錳含量控制在4.0～7.0%。

為配合錳含量的增加，控制碳化物含量，加入適量硅鐵合金，使硅含量為3.0～4.5%。