[发明专利]一种耐磨铸铁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨铸铁合金及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

目前金属材料领域中，铸铁的耐磨性能受到了越来越多的重视。现有的技术中也已经公开了不少耐磨铸铁，如中国专利CN200810169536.0中公开了一种耐磨铸铁，尤其是白口铸铁合金铸件。该铸件包含下列合金组成，以重量％计：铬：12-25％；碳：1.5-6％；锰：2-7％；硅：至多1.5％；钼：至多2％；镍：至多4％；微合金元素，选自钛、锆、铌、硼、钒和钨；一种或更多种所述元素中的每一种至多2％；和铁：余量。铸件的微结构包含分散在铁基体中的15-60vol％的共晶碳化物和一次碳化物，所述铁基体包含马氏体并且至少基本没有珠光体。中国专利CN200810104993.1中公开了一种耐磨铸铁，铸铁成分及含量wt％为：碳2.5～3.5，铬15～28，硅0.5～1.2，锰0.5～1.2，硼0.15～0.3，钙0.008～0.03，钡0.03～0.08％，锶0.02～0.05％，铝0.03～0.08，钛0.20～0.5，镧0.02～0.06，铈0.02～0.06，硫＜0.04，磷＜0.05，余量为铁，且0.05≤镧+铈≤0.1，6≤铬/碳≤8。本专利中将铸件于980～1050℃保温4～6h，再于250～500℃保温8～10h，得到本发明铸铁。中国专利CN93111103.X涉及一种耐磨铸铁，特别是一种稀土硼多元合金耐磨铸铁。其化学成分(重量％)为C：3.00～3.70，B：0.05～0.30，Mn：0.40～1.50，Si：0.55～1.00，Mo：0～0.50，Cu：0～1.00，P＜0.07，S＜0.07，Re：0.01～0.05，余量为Fe。

但是现有技术的耐磨铸铁中仍然存在着下列不足之处：1)合金元素含量过多，生产中难以控制；2)使用稀贵元素，生产成本高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种耐磨铸铁合金及其制备方法。

本发明的耐磨铸铁合金，按照重量百分比包括下列成分：C3.6％～3.8％，Mn 1.7％～2.5％，Sb 2％～4％，S 0.5％-1.1％，Ti0.5％-0.9％，Si 1.9％-2.4％，Pr 0.05％-0.09％，Nd 0.05％～0.2％，Gd 0.05％-0.1％，余量为Fe，其中杂质P不大于0.02％；

优选地，本发明的耐磨铸铁材料，按照重量百分比包括下列成分：C 3.7％，Mn 1.9％，Sb 3％，S 0.9％，Ti 0.7％，Si 2％，Pr 0.07％，Nd0.09％，Gd 0.08％，杂质P 0.01％，余量为Fe。

本发明合金各成分及其成分的含量的选择基于下列理由：

C：含量为3.6％～3.8％，用于形成石墨，保证铸造流动性，C含量低于3.6％，不易形成石墨，铸造流动性差；C含量高于3.8％，石墨粗大，力学性能变差；

Mn：含量为1.7％～2.5％，用于强化固溶体，保证力学性能，Mn含量低于0.5％，不能保证力学性能，Mn含量高于0.9％，影响石墨化；

Sb：含量为2％～4％，Sb和Fe、Ti、S可形成复杂的硬质硫锑复杂化合物，起耐磨和抵抗配副的破坏作用，解决铸铁初始磨损严重的问题，大大提高使用寿命，Sb低于2％，达不到效果；Sb高于4％，Sb、Fe、Ti、S硬质复杂化合物增多，会降低合金的韧性和抗拉强度；

S：含量为0.5％-1.1％，S和Sb、Fe、Ti可形成复杂的硬质硫锑复杂化合物，起耐磨和抵抗配副的破坏作用，解决铸铁初始磨损严重的问题，大大提高使用寿命；S低于0.5％，达不到效果；S高于1.1％，Sb、Fe、Ti、S硬质复杂化合物增多，会降低合金的韧性和抗拉强度。

Ti：含量为0.5％-0.9％，Ti和Sb、Fe、S可形成复杂的硬质硫锑复杂化合物，起耐磨和抵抗配副的破坏作用，解决铸铁初始磨损严重的问题，大大提高使用寿命；Ti低于0.5％，达不到效果；Ti高于0.9％，Sb、Fe、Ti、S硬质复杂化合物增多，会降低合金的韧性和抗拉强度。

Si：含量为1.9％-2.4％，用于提高合金的铸造流动性，Si低于1.9％，不能保证铸造流动性；Si高于2.4％，破坏复杂化合物形成。

Pr：含量为0.05％-0.09％，Pr和Nd、Gd共同作用可增加形核核心，细化复杂化合物颗粒，Pr有圆整复杂化合物颗粒的作用。Pr低于0.05％，达不到效果；Pr高于0.09％，Pr为稀土元素，过多使用，不仅提高材料成本，也会形成一些过量化合物，降低材料的力学性能；