[发明专利]一种耐磨耐腐蚀铁基材料及制备方法

说明书

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：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≤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 ℃，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 ℃，

涂敷厚度:1 mm，

铸型转速：1600 r/min，

浇铸时铸型温度：270-300 ℃，

金属液浇铸温度：1430-1500 ℃，

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。铜作为合金元素与钼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34.4-41.0 HRC。铸件的700 ℃高温抗拉强度为220.2-280.4 MPa，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1

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≤0.04%，

余量为Fe。

步骤二：高铬铸铁的熔炼与铸造

采用炉料为低碳铬铁、高碳铬铁、钨铁、生铁、锰铁、钼铁、硅铁、钒铁、铝铁、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 ℃，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 ℃，

涂敷厚度：1 mm，