[发明专利]一种铬钒钛金属耐磨材料及生产工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种铬钒钛金属材料及生产工艺，适用于制作球磨机的磨球、耐磨辊道、锤头(复合铸造)等。

背景技术：

目前大量应用的金属耐磨材料有以下几种：(1)奥氏体耐磨锰钢奥氏体锰钢。迄今在大冲击载荷磨料磨损工况(如圆锥式破碎机轧臼壁和破碎壁、旋回式破碎机衬板、大中型颗式破碎机颗板、大型锤式破碎机锤头，以及大中型湿式矿山球磨机衬板)下仍主要选用奥氏体锰钢，但在生产实践中发现，只有在冲击大、应力高、磨料硬的情况下，高锰钢才耐磨，而且其屈服强度低，易于变形。(2)铬系白口铸铁。国外耐磨白口铸铁的发展分为普通白口铸铁、镍硬铸铁和高铬白铸铁3个阶段，铬系白口铸铁目前仍是国内外耐磨铸铁的主流。铬系白口铸铁的研究中，往往被认为越硬越耐磨。实际上，盲目地追求硬度并不一定能取得理想的效果，反而会使成本大幅度提高，造成浪费。有试验表明，高铬铸铁在接近90。角冲蚀磨损时，其耐磨性还不如20钢。(3)奥贝球铁系列耐磨铸铁贝氏体一马氏体耐磨球铁是通过等温淬火热处理或加入合金元素，使基体转变为贝氏体一铁素体基体上分布着残余奥氏体的组织，具有强度高、塑性好，以及弯曲疲劳和接触疲劳等动载性能高的优点，在国内外已被用于齿轮、凸轮轴、汽车牵引钩等易磨损件。我国对奥贝球铁的应用还限于中低档产品，还没有达到产业化生产的水平，主要是在铁路货车斜楔铁、曲轴等结构件，以及磨球、锤头等抗磨件生产上应用，并在制作贝氏体球墨铸铁管、衬板、齿轮和轧辊等方面进行了一定的研究和应用。(4)钢铁耐磨复合材料钢铁基耐磨复合材料是以钢为粘结金属，以难熔金属碳化物作硬质相的结合材料，在一些严酷的磨损工况中得到了工业应用。其组织特点是微细硬质晶粒均匀分散于钢基体中，兼有硬质化合物的硬度、耐磨性，以及钢的强度和韧性，处于普通硬质合金和钢的中间地位。但粘结剂最常使用的添加元素有镍、铬等稀缺金属，且需要粉末冶金方法、浸渍法、热压法、热等静压法、喷射成形法、混合搅拌铸造法及等离子熔融粉末法等加工方法制备。此外，上述耐磨材料的生产工艺复杂，成本高。目前国内矿山企业使用的磨球主要是低铬球，其机体组织为铁素体加渗碳体的片层结构，它的耐磨性远远低于碳化物，所以在使用过程中剥落也就在所难免，同时冲击值也不好。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铬钒钛金属耐磨材料及生产工艺，其产品含有高碳或低碳微合金化的材料，金相以石墨球、奥氏体、针状铁素体、少量马氏体、晶内大量碳化物、晶界少量碳化物的材料，可强化基体组织，所要解决的技术问题是合理的运用钒钛，尤其是钛，使碳化物大量分布在晶内，强化基体组织，可充分发挥材料的各项组织特性，延长材料的使用寿命，本发明所采取的技术方案如下：

一种铬钒钛金属耐磨材料，其特征在于由以下最终成分按重量配比组成：C 1.0～3.6％、Si 2.9～6.8％、Mn 2.8～6.6％、P＜0.1％、S＜0.02％Cr 0.1～0.3％、V 0.01～2.0％、Ti 0.10～0.3％，其余为铁，残Ce0.01～0.03％、残Mg 0.03～0.05％，其中Cr+V+Ti为0.6～2.5％，当C＜3％时，采用水平连铸铸铁型材工艺加工成连铸棒，经轧制或锻造成为热处理环节的原料。

上述一种铬钒钛金属耐磨材料的生产工艺，包括配料、熔炼、调成分、球化、浇铸、热处理和时效处理、抛光：

(1)按重量配比配料：选用硫小于0.04％的含钒钛生铁45％、回炉料32～37％、废钢5％、0.5～3.5％FeV50钒铁、0.15％铬铁、2～5％硅铁、3～5％硅锰合金；

(2)熔炼：熔炼温度为1460～1500℃，待原料在电炉中全部融化后，从炉中取样拿到化验室去化验。

(3)调成分：根据检测结果，通过补充硅锰合金、硅铁合金、铬铁合金、钛铁合金对铁水的成分进行调整，根据产品壁厚的不同，调整后的铁水经球化剂球化，球化剂加入量为铁水重量的1.2～1.5％，孕育剂孕育处理，一次孕育的孕育剂在球化包内按铁水重量0.2～0.3％孕育，二次随流孕育的孕育剂加入量为铁水重量0.1～0.2％，处理后的最终铁水成分如下：

①产品壁厚≤60mm：

C 1.0～3.6％、Si 2.9～4.1％、Mn 2.8～4.0％、P＜0.07％、S＜0.01～0.02％、Cr 0.1～0.3％、V 0.01～2.0％、Ti 0.10～0.3％，其余为铁，残Ce 0.01～0.03％、残Mg 0.03～0.05％，其中Cr+V+Ti为1.2～2.5％；Si＝1.04×Mn；