[发明专利]一种抗磨低铬铁基合金材料及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于一种铁基合金及其制造方法，尤其属于一种含铬、钼、镍、硅、锰、硼、钒、铜等元素的抗磨损性低铬铁基合金材料及其生产方法，该耐磨合金材料主要应用于冶金、电力、建筑、船舶、煤炭、化工、矿山和机械行业的抗磨损零部件，如应用于混凝土泵车臂架弯管、矿山破碎机械等设备。

背景技术

近十年来，中国抗磨材料技术上虽然缩小了与材料科学发达国家的差距。但是，中国的混凝土泵车生产商在选用混凝土泵车臂架用弯管时，因国内采用高铬技术(铬的含量在20％-30％)生产的高铬混凝土泵车臂架弯管仍因材料抗疲劳性不强；耐磨性较差，而无法达到使用要求，主要表现为使用寿命较短，不得不从国外(如德国)采购混凝土泵车臂架弯管，或采购相应材料自行加工。从国外进口此类材料，成本很高，光一个混凝土泵车臂架弯管的成本就超过了2000元人民币。

低铬铁基合金是一种廉价的耐磨材料.被广泛用厂矿山、水泥等行业。低铬白口铁使用中存在的主要问题主要是抗冲击韧性低，即表现为易破碎。低铬铸铁虽具有一定的硬度和耐磨性，但连续网状碳化物对基体的割裂作用造成材料韧性储备小、易脆断的弱点；另外，低铬铸铁的显微组织表现为各向异性，性能(主要是韧性)波动大，产品质量不能保证，这些都限制了低铬铸铁的使用。可是，低铬铁基合金由于成本低廉、工艺简便、可用冲天炉熔炼等优点，低铬铸铁在低应力、中低硬度磨料磨损情况下，尤其是水泥行业得到了应用，其市场还将不断扩大。

现国内外对含铬铸铁的研究重点集中在高铬铸铁与中铬铸铁上，对于成本低廉、工艺简便的低铬(含铬量小于5％)耐磨合金研究与开发的较少。

所以，有必要研制一种较好地维持含铬铁基材料硬度与材料冲击值的平衡新技术，既要实现材料硬度与材料冲击值的最大均衡值，又要保持成本低廉、工艺简便的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冲击韧性与硬度值比较均衡的抗磨低铬铁基合金材料及其生产方法。

实现发明目的的技术方案是：

在低铬铁基合金的冶炼过程中，将低铬铁基合金的化学成分(质量分数)控制在下表配方所示幅度里，即在冶炼过程中，让抗磨低铬铁基合金铁水中含有下述配方A或配方B所示成分：

上述炉前铁水数据通常是在炉前化验取得，即通过炉前化验取得的结果，将铁水的各元素含量比例调整在上述配方所示范围中；原料可以是铬铁、锰铁、钼铁、硅铁、生铁、不锈钢等材料，最适宜的是不锈钢边角余料。

热处理主要技术：首先升温并控制温度在550-650摄氏度，在此温度下保温2-4小时，继续升温至950-1050摄氏度，在此温度下保温2-4小时后进行风冷或空冷，或者油淬，首选油淬。

本发明的有益效果有：

1、因为是低铬型铁基生产方式，生产工艺较中铬型与高铬型技术简单得多，所需的设备更是较中铬型与高铬型简单得多；生产原料可以利用不锈钢制品的边角余料，生产成本更低。

2、将本发明所生产的产品与牌号为BTMNi4Cr2-DT、BTMCr9Ni5和BTMCr26作物理性能与经济性能对比的结果为：

本发明产品在与除上述对照牌号之外的同类制品进行使用寿命对比时，表现出比对照品的使用寿命提高8％至50％，有的甚至超出1倍以上。

本发明产品能比其它同类产品的使用寿命延长的原因，经分析，重要原因之一是：

本发明产品在铸态或铸态去应力处理状态的ak(冲击韧性)大于5J/cm²，HRC值大于55；或在硬化态或硬化态去应力处理的ak(冲击韧性)大于6J/cm²，HRC值大于60——这种HRC与ak之比是一个可以显著提高低铬铁基合金的黄金组合，在上述配方A或B含量之外变化时，HRC与ak之比就会呈反向变化，此种反向变化均会导致低铬铁基合金的物理性能降低，从而对用低铬铁基合金制成的工程机械，如混凝土泵车臂架弯管的使用寿命产生显著不利影响。