专利名称：：耐磨铸铁的利记博彩app
技术领域：
：本发明属于一种适用于管道产品的铸铁合金。日本专利特开昭55-107757号，它涉及了一种从化学成份上看与本发明相关的耐磨铸铁，它的化学成份的构成是碳为3.4～3.9%，硅为0.2～1.0%，锰为0.2～0.8%，镍为3.0～5.0%，钼为0.2～0.8%，铬为1.3～2.2%，磷为0.06%以下，硫为0.03%以下，镁和稀土元素铈等合计为0.015～0.05%，其余为铁。该专利材料适用于高强度耐磨损复合轧辊，对于轧辊而言，其外壳为冷硬材料，虽然硬度高，耐磨性能好，但强度低，韧性差，而它的强度和韧性是靠芯部材料承担的。而本发明的铸铁管道的材料，它不但要求硬度高，耐磨性能好，又要求具有一定的强度和韧性。对于化学成份碳来说，碳含量越高，材质的碳化物越多，碳化物越多虽可提高硬度和耐磨性能，但材质的强度和韧性越差，若想提高材质的强度和韧性，应选用较低的碳量，为了防止降低耐磨性能，可加入较高量的铬。对于化学成份硅来说，它是促进石墨化元素，硅的含量增多，会降低材质的硬度和耐磨性，当硅的含量少于0.8%时不仅脱氧不充分，而且材质的成型能力差，冶炼困难，提高成本。若想提高材质的成型能力和降低生产成本，可提高硅的含量，再加入较多含量的铬，形成的铬碳化物较多，材质也仍能保持硬度高，耐磨性能好。对于化学成份锰来说，若采用高的含锰量，除中和有害杂质硫外，剩余的锰不仅材质脱氧充分，而且大量的锰可以生成(FeMn)3C型碳化物，该碳化物比Fe3C稳定坚固，可提高材质的硬度和耐磨性。对于化学成份铬来说，它是耐磨铸铁中的重要元素，可提高材质的强度、硬度、耐热性能、耐磨性能和淬硬能力。若提高铬的含量，就可增加材质中碳化物含量，铬能形成弥散的M3C和M7C碳化物，这些碳化物的显微硬度很高(HV1700～1900)，从而可以大大提高材质的硬度和耐磨性。对于化学成份镍来说，它可提高材质的硬度、韧性和耐磨性。但镍是稀有贵重元素，若限制镍的含量，可充分发挥镍、钼、铜、铬共同作用的良好效果，又可降低生产成本。对于化学成份钼来说，它是典型的碳化物形成元素，若提高钼含量，可充分发挥钼的有利作用，提高材质的强度、硬度和耐磨性。以往的耐磨铸铁成型性能差，不能生产出大型复杂的管道产品，会产生热裂、冷裂、严重脆断;它一般是用来生产结构件，对材质的机械性能(如韧性和冲击值)有一定的限制，故耐磨性较低。本发明的目的就是制造一种适用于管道的耐磨铸铁。它不但具有硬度高，耐磨性能好，能良好地承受高硬度颗粒介质高速冲刷磨损;同时又具有一定的强度和韧性，能承受颗粒介质的高速冲击力和抗弯力。本发明的耐磨铸铁的成份含量(重量%)为碳C为3.0～3.6，硅Si为0.8～1.5，锰Mn为0.6～1.2，铬Cr为2.5～3.5，镍Ni为1.0～2.0，钼Mo为1.0～2.0，稀土RE为0.02～0.05，镁Mg为0.03～0.06，杂质磷P＜0.1，S＜0.06，余量为Fe。本发明的较佳成分含量(重量%)为C3.1～3.25，Si1.1～1.3，Mn0.9～1.1，Cr2.8～3.2，Ni1.2～1.5，Mo1.2～1.5，RE0.02～0.05，Mg0.03～0.06，杂质P＜0.1，S＜0.06，余量为Fe。本发明为了提高材质的成型能力和降低产品的成本，采取了添加元素铜Cu，减少镍和钼的含量的措施。本发明所涉及的含Cu元素的耐磨铸铁的成份含量(重量%)为C0.3～3.6，Si0.8～1.5，Mn0.6～1.2，Cr1.5～2.5，Ni0.5～1.0，Mo0.5～1.0，Cu1.0～2.0，RE0.02～0.05，Mg0.03～0.06，杂质P＜0.1，S＜0.6，余量为Fe。含Cu耐磨铸铁的较佳成份含量(重量%)为C3.1～3.25，Si1.1～1.3，Mn0.9～1.1，Cr1.8～2.2，Ni0.5～0.7，Mo0.5～0.7，Cu1.4～1.7，RE0.02～0.05，Mg0.03～0.06，杂质P＜0.1，S＜0.06，余量为Fe。下面将详细说明每种化学成份的作用及所选取各成份含量的上下限的理由。在这里所必须说明的是各成份上、下限选取的理由是针对一种耐磨铸铁所含成份的总体互相配合作用所产生的效果而言。选择耐磨铸铁的化学成份时，必须依据两个条件，一是碳化物的含量、种类和形状;二是基体组织的调整，使铸态或热处理后得到不含珠光体的适当组织，并控制淬透性。1、碳C含碳量的多少直接影响材质中碳化物的含量，碳化物含量的多少，直接影响到材质的强度、韧性、硬度和耐磨性。含碳量愈高，碳化物愈多，能提高耐磨性，但脆性增加，在冲击力大的场合使用，从材质的韧性考虑，应控制碳含量。实践证明材质的硬度与含碳量不是简单的比例关系，而是一曲线关系，峰值在共晶成份区。对本发明来说，碳含量是对耐磨性和韧性均有影响的主要因素，但它们又具有相反的方向，含碳量增加，耐磨性提高，但抗冲击韧性呈直线下降。当含碳量低于下限3.0%时，碳化物的含量减少，虽可提高材质的强度和韧性，但硬度较低，耐磨性能差;若含碳量高于上限3.6%时，可提高碳化物的含量，提高材质的硬度和耐磨性，但强度低、韧性差，在生产铸铁管道时产生热裂、冷裂、脆断等。2、硅Si硅是强烈促进石墨化元素，增加含硅量可能促使厚断面产生珠光体，同时又能降低淬透能力，易使马氏体组织中混入珠光体，从而恶化耐磨性，若想提高材质中碳化物含量，提高硬度和耐磨性，应尽量减少含硅量。本发明中若硅含量低于下限0.8%时，对原材料含硅量要求很低，给生产带来困难，并提高了产品的成本;若硅含量高于上限1.5%时，会促进石墨化，材质中产生大量珠光体，降低了硬度和耐磨性，同时也降低了材质的强度和韧性。3、锰Mn锰是一个阻碍石墨化元素。在铸铁中锰含量在中和有害元素硫后有余时，可起稳定碳化物作用，在细化和稳定珠光体的同时，还具有抑制珠光体形成的作用。当锰在铸铁中含量较高时，形成Mn3C型碳化物，在白口铁中以(FeMn)3C型碳化物型式存在，这些碳化物比Fe3C稳定、坚固，进而提高材质的硬度和耐磨性。在本发明中，若锰含量低于下限0.6%时，锰除中和硫的有害作用后所剩不足，会使脱氧不充分，同时也显示不出锰的有利影响;当锰含量高于上限1.2%时，会使碳化物的块度增加，且分布亦会恶化(沿晶界呈连续的网状分布)，使材质的强度、韧性、耐磨性降低。4、磷P磷可降低铸铁的熔点和共晶温度，提高铁水的流动性，改善铸造性能。磷化物虽能提高材质的硬度和耐磨性，但能使材质产生冷脆性，并使材质的韧性急剧下降，因此磷一般是铸铁中的有害元素。含量上限应受到控制，若含磷量限制过低，会导致产品成本的显著增加。本发明要求磷的含量小于0.1%。5、硫S硫是铸铁中的有害元素，少量的硫便能生成化合物FeS或MnS，使铸件产生夹渣缺陷;硫还会降低铁水流动性;还能消弱球化作用，因此含硫量是越少越好，但在金属炉料和燃料中都含有一定的硫量，去除困难，若含量限制过低，会导致产品成本的显著增加。本发明要求硫的含量小于0.06%。6、铬Cr铬是阻碍石墨化元素，并具有稳定和细化珠光体的作用。铬为耐磨铸铁的重要元素，它可显著地提高材质的强度、硬度、耐磨性、耐热性和淬透能力。当碳含量一定时，随着铬含量的增加，碳化物量也增加，形成弥散的M3C和M7C3碳化物(M表示碳化物生成元素，MxCy表示碳化物)，这些碳化物的显微硬度很高(HV1700～1900)，从而可以大大提高材质的硬度和耐磨性能。在本发明中，若铬的含量低于下限2.5%(含Cu铸铁下限1.5%)时，得不到全白口的组织，存在有细片状珠光体，则材质硬度低，耐磨性差;若铬含量高于上限3.5%(含Cu铸铁2.5%)时，虽然材质的硬度高，耐磨性能好，但材质的韧性差，易产生热裂、冷裂、脆断严重。7、镍Ni镍可以细化组织，提高白口铸铁中珠光体的弥散度，并能形成高硬度的马氏体，从而提高材质的硬度、韧性和耐磨性。镍又是稳定奥氏体的元素，可阻碍珠光体相变。若增加镍的含量，铸态时便可得到马氏体，可大大提高材质的耐磨性。在本发明中当镍的含量低于下限1.0%(含Cu铸铁0.5%)时，不利于提高材质的强度和韧性;若镍含量高于上限2.0%(含Cu铸铁1.0%)时，虽对提高材质的性能有利，但因价高会大大提高产品的成本。8、钼Mo钼是很强地珠光体稳定元素，既能细化组织，又能提高珠光体的弥散度。钼又是碳化物形成元素，钼量的增加，可提高碳化物的含量。钼可溶解在M7C3碳化物中，还能固溶于M3C中，可大大强化基体，而且显微组织具有更弥散的共晶碳化物，随着铸铁中铬含量的增多，这一影响更为显著，这可提高材质的硬度、韧性和耐磨性，同时又可提高材质的成型能力。本发明中，当钼含量低于下限1.0%(含Cu铸铁0.5%)时，钼的有利作用发挥不明显;当钼在本发明的含量时，可明显地使奥氏体转变成珠光体受到抑制，而代之转变成针状组织，这种基体组织的铸铁，具有很高强度、韧性和耐磨性，还可大大提高材质的热强性;当钼含量高于2.0%(含Cu铸铁1.0%)时，就可导致产品成本的提高。9、稀土镁硅铁合金本发明使用的稀土合金所含稀土为轻稀土，以铈(含45～53%CeO2)、钕(含24～29%Nd2O3)、镧(含11～17%La2O3)、镨(含5.2～7.6%Pr6O11)为主。稀土合金加入铁水后，可使石墨球化，并能脱硫、去氧、除气，净化铁水改善铸造性能，减少皮下气孔、夹渣和缩松等铸造缺陷。还具有消除干扰元素的反球化作用。稀土合金元素的加入，能把MxCy碳化物细化均匀散开，从而提高材质的耐磨性和韧性。当稀土合金元素的含量低于下限(RE低于0.02%，Mg低于0.03%)时，不能充分发挥稀土合金元素进行球化处理的有利作用;若RE含量高于上限0.05%，Mg含量高于上限0.06%时，会使材质韧性降低。10、铜Cu铜能增加珠光体的含量，同时又能细化珠光体，所以能够增加材质的强度、韧性和成型能力。铜在含铬铸铁中，与镍的作用相同，与钼共用可阻碍珠光体转变，对减缓奥氏体转变的冷却速度特别有效，甚至厚大铸件也可转变成马氏体。铜并能与铬、镍、钼共同作用，形成复合碳化物，可大大提高材质的耐磨性。在本发明的含Cu元素耐磨铸铁中，当含量低于下限1.0%时，它的有利作用发挥的不明显;当含量高于上限2.0%时，虽然材质的强度和韧性可进一步提高，但硬度有所降低。本发明的耐磨铸铁可以采用三相电弧炉熔炼，也可以采用工频无芯感应电炉熔炼。下面以采用三相电弧炉为例，说明本发明的熔炼工艺1、冶炼条件机械、电器设备和水冷系统必须正常，炉衬和钢水包等要满足通常的使用要求。2、配料的含量比例(重量%)和规格、标准见表一表一</tables>3、装炉熔炼遵循炉底装入生铁。Mo-Fe和Ni板装在中央，废钢装在炉顶的装炉顺序。按着公知的三相电弧炉熔炼工艺规程操作。4、精炼及调整化学成份待炉料化清后，扒渣去磷，加入Si-Fe、Mn-Fe的部分量;然后再加入烤红的Cr-Fe部分量，加入适量的Si粉和C粉，搅拌后取样分析，加入所需的合金元素使化学成份控制在所允许的范围内;同时加入造渣剂，调整渣量，保持还原气氛，并加入电石脱硫。5、出铁及炉后工艺处理当铁水化学成份合格，铁水在1450～1480℃时扒渣出铁。出铁水时，用占出铁水总量的0.5%硅铁粉(规格为Si75，标准为YB58-69)进行孕育处理;用占出铁水总量的1.5%稀土硅铁镁合金(Xt-Mg5-8)，采且包底冲入法进行球化处理。6、浇注经孕育和球化处理后的铁水，稍加静止，经扒渣后，在1320～1350℃时浇注，一包铁水在15分钟浇注完。当熔炼含铜耐磨铸铁时，只需改变配料铬铁、镍板、钼铁的比例，并添加配料铜板(规格为Cu-4、标准为YB466-64)，其配料的具体比例(外加重量%)为铬铁为4、镍板为0.7、钼铁为1.5、铜板为1.5。在装炉时将铜板装在中央即可。本发明的耐磨铸铁成型性能好，可以生产出各种规格、型号的复杂管道。它的硬度高、耐磨性能好，可在极其恶劣的条件下工作，例如输送带棱角、带200～300℃温度的硬介质，在8kg/cm2压力下进行干磨擦，以20～30米/秒的速度进行高速冲刷。本发明的耐磨铸铁可以广泛的应用于热电厂输灰系统及工业其它输送管道。不含Cu耐磨铸铁的机械性能为利用通用方法测定的硬度HRc为50～55，抗弯强度бbb≥392N/mm2，冲击值(元缺试样)ak为1.4～2.0J/cm2;利用特定方法(具体方法将在后面阐述)测得磨损量为0.0010～0.0013克/12小时(对磨)，其耐磨度是普通铸铁的3倍，是普通碳素钢的5倍。不含Cu耐磨铸铁的金相组织为共晶莱氏体十针条状渗碳体十枝晶珠光体。该种耐磨铸铁主要适用于采用砂模铸造弯管、叉管、变径管等异型管道。本发明的加入铜元素的耐磨铸铁，大大提高了材质的成型能力，有效地解决了热裂、冷裂、脆断的严重缺陷，并提高了材质的强度和韧性;铜又能与镍、铬、钼共同作用，大大提高了材质的耐磨性能;加入铜元素，在保证材质总体性能不变的条件下，可减少稀有金属镍和钼的含量，从而显著地降低了产品的成本;该种耐磨铸铁的机械性能为硬度HRc为55～60，抗弯度бbb≥343N/mm2，冲击值(无缺试样)ak为1.2～2.0J/cm2，测得磨损量为0.0004～0.0007克/12小时(对磨)，其耐磨度是普通铸铁的7倍，是普通碳素钢的10倍;该种耐磨铸铁的金相组织为共晶莱氏体十针条状渗碳体十枝晶珠光体十少量马氏体;该种耐磨铸铁特别适用于采用拔管机专用设备、连续铸造成型直型管道。本发明的磨损试验采用如下方法试验设备为MM-200磨损试样机。采用标准磨损试样两块，它为中心带有φ16+0.19mm通孔的圆柱体，柱体外径为φ40±0.005mm，柱体高为10±0.005mm，柱体侧壁的光洁度为8。上试样是主磨头，材料是GCr15，下试样为本发明的耐磨铸铁。上下两块试样对磨，试验时，将上试样固定，下试样以200转/分的速度旋转，两试样间的压力负荷为50kg，试验时间12小时;润滑液采用20＃机油加MgO磨料的方法(5kg20＃机油加30gMgO);予磨半小时，予磨时加负载30kg。采用下面实施例对本发明作进一步说明。本发明的不含Cu的耐磨铸铁的实施例及性能用表二陈述;(见16页);含Cu的耐磨铸铁的实施例及性能用表三陈述(见17页)。表二权利要求1.一种适用于管道的耐磨铸铁，其特征是由C3.0～3.6%，Si0.8～1.5%，Mn0.6～1.2%，Cr2.5～3.5%，Ni1.0～2.0%，Mo1.0～2.0%，RE0.02～0.05%，Mg0.03～0.06%，杂质P＜0.1%，S＜0.06%，余量为Fe所组成。2.根据权利要求1所述的耐磨铸铁，其特征是较佳的成份含量为C3.1～3.25%，Si1.1～1.3%Mn0.9～1.1%，Cr2.8～3.2%，Ni1.2～1.5%，Mo1.2～1.5%，RE0.02～0.05%，Mg0.03～0.06%，杂质P＜0.1%，S＜0.06%，余量为Fe。3.一种特别适用于直管道的耐磨铸铁，其特征是由C3.0～3.6，Si0.8～1.5%，Mn0.6～1.2%，Cr1.5～2.5%，Ni0.5～1.0%，Mo0.5～1.0%，Cu1.0～2.0%，RE0.02～0.05%，Mg0.03～0.06%，杂质P＜0.1%，S＜0.06%，余量为Fe所组成。4.根据权利要求3所述的耐磨铸铁，其特征是较佳的成份含量为C3.1～3.25%，Si1.1～1.3%，Mn0.9～1.1%，Cr1.8～2.2%，Ni0.5～0.7%，Mo0.5～0.7%，Cu1.4～1.7%，RE0.02～0.05%，Mg0.03～0.06%，杂质P＜0.1%，S＜0.06%，余量为Fe。全文摘要本发明属于一种适用于管道产品的耐磨铸铁。它提供了一种由C3.0～3.6％，Si0.8～1.5％，Mn0.6～1.2％，Cr2.5～3.5％，Ni1.0～2.0％，Mo1.0～2.0％，RE0.02～0.05％，Mg0.03～0.06％，杂质为P＜0.1％，S＜0.06％，余量为Fe所组成的耐磨铸铁。为了提高材质的成型能力和降低成本，又提供了一种增加Cu元素，减少Ni和Mo含量的耐磨铸铁。本发明成型性能好、硬度高、耐磨性能好，可在极其恶劣的条件下工作，它可广泛的应用于热电厂输灰系统及工业其它输送管道。文档编号C22C37/08GK1055563SQ90101918公开日1991年10月23日申请日期1990年4月9日优先权日1990年4月9日发明者李纪,章恂,李遂林,范星,李树海,陶元明,胡静川,王英杰申请人:国营江山机械厂,能源部华北电力设计院