[发明专利]一种基于人工时效的高铬马氏体铸铁热处理方法

说明书

本发明涉及一种基于人工时效的高铬马氏体铸铁热处理方法。其技术方案是：所述高铬马氏体铸铁化学成分及其质量百分含量是：C为2.5～3.0％，Cr为18～22％，Si为0.5～0.9％，Mn为2.0～2.5％，Cu为0.7～1.2％，P≤0.05％，S≤0.05％，其中6.5≤Cr/C≤7.3，余量为Fe；按照上述化学成分及其质量百分含量配料、冶炼、浇注和打磨，打磨后在900～1000℃条件下保温1～2小时，然后淬入水中至室温，再于60～90℃条件下人工时效2～4小时，空冷至室温，制得高铬马氏体铸铁。高铬马氏体铸铁硬度为65.2～67.2HRC，V型缺口冲击功为2.1～5J，基体组织为马氏体。本发明具有生产成本低、工艺简单、热处理温度低和热处理时间短的特点，所制备的高铬马氏体铸铁硬度高和韧性好。

技术领域

本发明属于高铬铸铁技术领域。尤其涉及一种基于人工时效的高铬马氏体铸铁热处理方法。

背景技术

高铬铸铁是指合金中碳主要以碳化物形式存在，具有高硬度、高耐磨性能的铸铁。随着科技和社会的发展，为进一步提高高铬铸铁的硬度、耐磨性以及韧性，以适应工业技术的发展，本领域技术人员进行了大量的研究和技术开发。高铬铸铁铸态组织由奥氏体+共晶碳化物M₇C₃组成，在淬火过程中，会发生奥氏体向马氏体的转变，并伴有二次碳化物的析出，一般情况下基体组织为马氏体+残余奥氏体。

提高耐磨铸铁硬度的主要方法是提高基体的硬度，减少残留奥氏体、铁素体和贝氏体的数量。提高基体硬度的主要方法有增加C含量，进而增加马氏体的含量，增加合金碳化物的数量与硬度。减少残留奥氏体主要是提高马氏体转变量，亦即要将马氏体转变点M_s控制在室温以上。

经过淬火后获得的马氏体中的碳由于过饱和，在室温条件下，将会重新分布，进一步析出碳化物，而此过程主要发生在未经回火的马氏体中，因此经过回火的高铬铸铁不会产生时效硬化现象。现有技术都是采用淬火+回火处理的热处理工艺，回火后的高铬铸铁不再发生自然时效。

“一种高铬铸铁研磨体”(CN109930057A)专利技术，该技术按质量百分含量的化学成分是：C为2.5～2.8％、Si≤0.5％、Mn为0.15～0.25％、Mo为0～2.5％、Cr为15～20％、Al为0.01～0.8％、Ni为0.05～0.10％、Re为0.1～0.2％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe；该技术采用淬火+回火工艺，虽获得硬度HRC≥65的耐磨铸铁，但工艺复杂、热处理成本高。

“高铬合金耐磨铸铁”(CN103849807A)专利技术，所述高铬合金耐磨铸铁主要成分为Cr，还包括如下重量百分比的组份是，C为2.6％～3.1％；Mo为1.7％～2.1％；Cu为0.7％～1.2％；Mn为0.5％～0.7％；Si为0.4％～0.9％。该技术不仅使用贵重合金元素如Mo和Cu，合金成本高，工艺复杂，淬火后硬度为60～67HRC。

“一种高铬铸铁及其生产工艺”(CN107400822A)专利技术，所述高铬铸铁各组分的质量含量是：C为1.2～3.2％，Cr为22～26％，Si为0.5～1.5％，Cu为0.5％，Mn为0.6～1.2％，Ni为0.5％，Mo为0.5％，S为0.02％，P为0.02％，YAG：Ce荧光粉0.05％，余量为Fe。该技术使用贵重合金元素如Ni、Mo和Cu，铸件在1080℃保温4～5h后，放入常温冷水中急冷并保温2～3h，并不断加入冷水循环；然后放入10％的水玻璃水溶液中于60～80℃下浸渍10～15min，浸渍过程中施加微波。该技术生产成本高，工艺复杂，铸铁硬度为65HRC、冲击韧性为1.2J/cm²。

“高铬铸铁的热处理工艺”(CN106755789A)专利技术，该技术通过随炉加热至400℃保温1-2小时，随后加热至600℃保温1～2小时，继续加热至950℃保温2～3小时，淬火处理，缓慢降温至600℃后，又继续升至950℃-980℃保温2～4小时，最后空冷至室温后进行回火处理，工艺复杂，加热时间长。