专利名称：一种耐磨耐腐蚀铁基材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁基材料及其制备方法，具体是指一种耐磨、耐腐蚀、并具有良好高温力学性能的高铬铸铁材料及制备方法。
背景技术：
高铬铸铁是高铬白口抗磨铸铁的简称，是一种性能优良而受到特别重视的抗磨材料。它具有比合金钢高得多的耐磨性，和比一般白口铸铁高得多的韧性、强度，同时还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，作为一种典型的耐磨耐腐蚀材料，已得到广泛的应用，为了进一步提高其耐磨耐腐蚀性能，本发明在合金成分为2Cr32Si2MnMo2的基础上，通过添加适量的铝、钒、铜、稀土合金元素，来提高铸铁的耐磨、耐腐蚀性能和高温力学性能，以满足冶金、矿山、化工、电力等工业领域对零部件需具备较高耐腐蚀、耐磨损性能的应用要求。
发明内容
本发明的目的在于通过合理的成分设计和优化制备工艺相结合，提供一种耐磨耐腐蚀高铬铸铁材料及其制备工艺，使其具有高的耐磨性、耐腐蚀性和良好高温力学性能。步骤一高铬铸铁的成分设计
高铬铸铁的化学成分及其质量百分比为C : I. 85-2. 15%，Si 1. 90-2. 30%, Mn
0.30-0. 60%, Cr :32. 00-35. 00%, Mo :2. 00-2. 50%, Ni :0. 30-0. 70%, W :0. 30-0. 70%, Al
0.20-0. 50%, Cu 0. 10-0. 30%, V :0. 03-0. 30%，稀土 Y 0. 20-0. 30%, P、S 彡 0. 04%，余量为Fe。步骤二 高铬铸铁的熔炼与铸造
按上述的原料质量百分比加入中频感应炉中冶炼，出炉温度在1430-1520 °C，采用离心铸造，浇注时加入0. 20-0. 30%的稀土 Y进行变质处理，离心铸造工艺条件如下
涂料涂敷温度120-150 °C,
涂敷厚度I mm，
铸型转速1600 r/min,
浇铸时铸型温度270-300 °C,
金属液浇铸温度1430-1500 °C,
浇铸速率1 kg/s。采用上述技术方案，本发明的耐磨耐腐蚀铸铁相对于现有的技术达到了如下有益效果
本发明在合金成分为2Cr32Si2MnMo2的基础上，对高铬铸铁的化学成分进行了优化。铜作为合金元素与钥和镍复合加入高铬铸铁中，在提高淬透性的同时，使碳化物细化，并使之呈现不连续状，使高铬铸铁的耐磨性和韧性提高；钒是强碳化物形成元素，极小的VC颗粒均匀分布在组织中，在结晶时作为外来核心，明显控制结晶从而细化组织，改善碳化物的分布，减少粗的柱状晶组织；加入铝的主要作用是在磨损面上富集，形成稳定的Al2O3，隔离氧进一步氧化基体，从而提高合金的耐磨性能；加入稀土元素起到的变质作用可以抑制晶粒长大，细化晶粒，而且稀土 Y还能净化晶界，改变夹杂物的性质、形态和分布，从而提高高铬铸铁的强度、韧性，减少剥落磨损。制备的高铬铸铁的主要组织为M7C3型碳化物、马氏体和残余奥氏体。铸件平均硬度34. 4-41. O HRC0铸件的700 1高温抗拉强度为220. 2-280. 4MPa，用此铸铁制造的内燃机气门座圈、浆料泵、物流输送管道等易损件具有良好的耐磨、耐腐蚀，及高温力学性能，工作稳定性好，可有效解决其耐磨耐腐蚀性能差的问题。
具体实施例方式通过如下实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不仅限于此。实施例I
一种耐磨耐腐蚀铁基材料及制备方法包括如下步骤及其工艺条件
步骤一高铬铸铁的成分设计 高铬铸铁的化学成分及其质量百分比为
C :1. 90%,
Si :2. 03%,
Mn :0. 40%,
Cr 33. 00%,
Mo :2. 10%,
Ni :0. 35%,
W :0. 40%,
Al :0. 30%,
Cu :0. 20%,
V:0. 10%,
稀土 Y :0. 20%,
P、S 彡 0. 04%,
余量为Fe。步骤二 高铬铸铁的熔炼与铸造
米用炉料为低碳络铁、闻碳络铁、鹤铁、生铁、猛铁、钥铁、娃铁、I凡铁、招铁、电解铜、电解镍进行配料，将各配料加入50 kg中频感应炉中熔炼，出炉温度在1430 0C，采用离心铸造，浇注时加入0. 20%的稀土 Y进行变质处理，离心铸造工艺条件如下
涂料涂敷温度120 °C,
涂敷厚度1 mm,
铸型转速1600 r/min,
浇铸时铸型温度270 V，
金属液浇铸温度1430 °C,
浇铸速率1 kg/s。制备的高铬铸铁主要组织为M7C3型碳化物、马氏体和残余奥氏体。铸件平均硬度34. 4 HRC。铸件的700 °〇高温抗拉强度为220. 2 MPa。实施例2一种耐磨耐腐蚀铁基材料及制备方法包括如下步骤及其工艺条件
步骤一高铬铸铁的成分设计 高铬铸铁的化学成分及其质量百分比为
C :2. 00%,
Si :2. 05%,
Mn :0. 45%,
Cr 34. 00%,
Mo :2. 20%, Ni 0. 40%,
W :0. 55%,
Al :0. 40%,
Cu :0. 30%,
V:0. 20%,
稀土 Y: 0. 25%,
P、S 彡 0. 04%,
余量为Fe。步骤二 高铬铸铁的熔炼与铸造
米用炉料低碳络铁、闻碳络铁、鹤铁、生铁、猛铁、钥铁、娃铁、I凡铁、招铁、电解铜、电解镍进行配料，将各配料加入50 kg中频感应炉中熔炼，出炉温度在1470 °C，采用离心铸造，浇注时加入0. 25%的稀土 Y进行变质处理，离心铸造工艺条件如下
涂料涂敷温度135 °C,
涂敷厚度1 mm,
铸型转速1600 r/min,
浇铸时铸型温度280 °C,
金属液浇铸温度1470 °C,
浇铸速率1 kg/s。制备的高铬铸铁主要组织为M7C3型碳化物、马氏体和残余奥氏体。铸件平均硬度37. 3 HRC。铸件的700 °〇高温抗拉强度为253. I MPa。实施例3
一种耐磨耐腐蚀铁基材料及制备方法包括如下步骤及其工艺条件
步骤一高铬铸铁的成分设计 高铬铸铁的化学成分及其质量百分比为
C :2. 10%,
Si :2. 10%,
Mn :0. 45%,
Cr 35. 00%,
Mo :2. 30%,
Ni :0. 60%,
W :0. 65%,Al 0. 45%,
Cu 0. 30%,
V0. 25%,
稀土 Y 0. 30%,
P、S 彡 0. 04%,
余量为Fe。步骤二 高铬铸铁的熔炼与铸造
米用炉料低碳络铁、闻碳络铁、鹤铁、生铁、猛铁、钥铁、娃铁、I凡铁、招铁、电解铜、电解 涂敷厚度1 mm,
铸型转速1600 r/min,
浇铸时铸型温度300 °C,
金属液浇铸温度1500 °C,
浇铸速率1 kg/s。制备的高铬铸铁主要组织为M7C3型碳化物、马氏体和残余奥氏体。铸件平均硬度41.0 HRC。铸件的700 1高温抗拉强度为280. 4 MPa。
权利要求
1.一种耐磨耐腐蚀铁基材料，其特征在于其化学成分及质量百分比为C:1.85-2. 15%, Si 1. 90-2. 30%, Mn :0. 30-0. 60%, Cr :32. 00-35. 00%, Mo :2. 00-2. 50%, Ni 0.30-0. 70%, W 0. 30-0. 70%, Al :0. 20-0. 50%, Cu :0. 10-0. 30%, V :0. 03-0. 30%,稀土 Y :0.20-0. 30%, P、S 彡 0. 04%，余量为 Fe。
2.一种生产如权利要求I所述的耐磨耐腐蚀铁基材料的制备工艺,其特征是将各配料加入中频感应炉中冶炼，出炉温度在1430-1520 °C，采用离心铸造，浇注时加入·0.20-0. 30%的稀土 Y进行变质处理，离心铸造工艺条件为 涂料涂敷温度120-150 °C，涂敷厚度1 mm，铸型转速1600 r/min，浇铸时铸型温度270-300 °C，金属液浇铸温度1430-1500 °C，浇铸速率1 kg/s。
全文摘要
本发明涉及一种耐磨耐腐蚀铁基材料及其制备方法，该铁基材料是由以下质量百分比的组分制成C1.85-2.15%，Si1.90-2.30%，Mn0.30-0.60%，Cr32.00-35.00%，Mo2.00-2.50%，Ni0.30-0.70%，W0.30-0.70%，Al0.20-0.50%，Cu0.10-0.30%，V0.03-0.30%，稀土Y0.20-0.30%，P、S≤0.04%，余量为Fe。其制备方法为将各配料加入中频感应炉中冶炼，出炉温度在1430-1520℃，在特定的工艺条件下进行离心铸造，浇注时加入0.20-0.30%的稀土Y进行变质处理。本发明的高铬铸铁材料中，通过添加适量的铝、钒、铜、稀土合金元素，提高了高铬铸铁的耐磨、耐腐蚀性能和高温力学性能。本发明可用于冶金、矿山、化工、电力等工业领域的耐腐蚀磨损易损部件。
文档编号C22C33/08GK102676907SQ201210122569
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者李小强 申请人:李小强