[发明专利]高钛合金耐磨铸铁及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及高钛合金耐磨铸铁及其生产方法，属于铸铁合金领域。

背景技术

我国的矿山、水泥、电力、化工等工业生产中，耐磨材料经历了从白口铸铁到高锰钢再到高铬铸铁的使用过程。在铬系铸铁中使用最多、效果最好的是由镍系铸铁发展起来的高铬白口铸铁成分为含10-30％铬，含碳2.0-3.3％，详见国家标准1999。铬的加入改变了白口铸铁的碳化物结构类型，由普通白口铸铁中的网状M3C型变为孤立的M7C3型，这不仅提高了耐磨性，而且提高了韧性，因此高铬铸铁问世以来，一直被认为是较理想的抗磨材料，应用十分广泛。但是高铬铸铁韧性较低，只有2-5j/cm2，韧性较差，在很多使用条件下都出现剥落及微裂纹从而加快了高铬铸铁的磨损、失效，在使用中常以剥落形式失效。而且韧性低不利于抵抗裂纹的扩展，碳化物M7C3硬度为HV1300-1800之间。锰系耐磨钢主要是高锰钢和从高锰钢上添加如铬、钒等元素形成的高锰系列钢。详见国家标准：GB/T5680-1998《高锰钢铸件技术条件》。而高锰钢ZGMn13的加工硬化能力得不到充分发挥，使用寿命较短。而本发明专利能有效提高矿山、水泥等行业耐磨件的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨性极强，韧性较高的高钛合金耐磨铸铁及其生产方法。

为解决上述问题，本发明的技术方案是：

本发明高钛合金耐磨铸铁按质量配比其化学成分为2-3.3％C，0.8-1.6％Mn，0.6-1.4％Si，3.0-8.0％Ti，1.0-4.0％Cr，＜0.05S，＜0.09P。

本发明高钛合金耐磨铸铁的生产方法为：

a.通过振动铸造+消失模的生产方法，将所需的元素按质量配比2-3.3％C，0.8-1.6％Mn，0.6-1.4％Si，3.0-8.0％Ti，1.0-4.0％Cr，＜0.05S，＜0.09P熔合为合金金属；

b.将步骤a的合金进行热处理工艺-——900-1100℃＊1h加热空冷+250℃＊2h回火；通过金相分析其金相组织为索氏体+贝氏体+碳化物，碳化物呈弥散条状分布且基体组织与碳化物结合更加致密。本发明的有益效果

本发明高钛合金耐磨铸铁，其力学性能为10＊10＊100mm跨距50mm无缺口冲击，超过了普通的钛合金耐磨铸铁，冲击韧性＞8J/cm2，硬度＞50HRC；碳化物含量：40％左右。耐磨性能较高，可用于矿山机械、水泥机械、电力机械、化工机械、农业机械、工程机械、水轮机、泥浆泵等的耐磨零部件。

具体实施方式

本发明高钛合金耐磨铸铁按质量配比其化学成分为2-3.3％C，0.8-1.6％Mn，0.6-1.4％Si，3.0-8.0％Ti，1.0-4.0％Cr，＜0.05S，＜0.09P。

实施例

在同台设备、同样的工况条件下用6套耐磨材料分两个工地做了实地试验，结果如下表：

高钛合金铸铁在龙开口和松山河口实际使用情况

结果分析

对使用后工件的工作面与非工作面进行了硬度检测，龙开口工件工作面硬度为57-60HRC，而松山河口使用后工件工作面硬度为54-58HRC，非工作面硬度均未发生明显变化。工作面硬度升高的原因是产生加工硬化所致，而同一台设备各部件工作面出现硬度差别的原因，是由于其各工件的实际受力不同，所以产生的硬化程度也就不相同。如导流板所受冲击力是最小的，所以其工作面硬度提高最少。而反击板受到的冲击力最大所以其硬度提高最多。两工地耐磨件硬度使用后硬度不同产生的原因为破碎物料的抗压强度不同所致。众所周知，耐磨件的耐磨性不是取决于工件的表面硬度而是取决于实际工作时工作面的硬度。这也是为什么高钛合金虽然基体硬度(50HRC)不如高铬铸铁基体硬度高(58-60HRC)而使用寿命却高于高铬铸铁的原因之一，另一原因如前所述TiC硬度较Cr7C3高出近一倍

因此，高钛合金耐磨铸铁具有较高的耐磨性。