[发明专利]一种溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，同时还涉及该材料的制备方法，属于金属耐磨材料领域。

背景技术

铬系抗磨铸铁起源于二十世纪初期，但其广泛应用却始于二次世界大战结束以后。半个多世纪以来，国内外铸造工作者对铬在铸铁中的作用进行了大量的研究，使铬系抗磨铸铁的性能不断提高，生产工艺逐渐简化。我国铬系抗磨铸铁的研究与应用经历了由低铬铸铁到高铬铸铁的历史发展阶段，其中，高铬铸铁材料是在20世纪70年代后期飞速发展起来的。高铬铸铁是一种优良的抗磨材料，在矿山、建材、冶金、火力发电等行业得到了广泛的应用，已逐步取代一些传统的抗磨锻钢，如中锰球铁、抗磨锻钢和低合金钢等。

但是，由于单一铬合金铸铁的淬透性和韧性不足，导致铸件心部抗磨能力差或发生早期断裂。因此，传统的方法是在单一的铬合金铸铁中加入钼、钨、铌、镍等贵金属元素，以提高材料的淬透性和淬硬性。但是由于这些贵金属属于稀缺资源，且在材料中大量使用会增加生产成本，因此贵金属的添加制约了铸铁材料的发展。

目前，市面上的许多铸铁材料都会选择添加廉价易得的金属材料替代贵金属材料，但是这样势必会造成合金铸铁材料性能的降低，无法满足实际生产需要。GB/T24597-2009《铬锰钨系抗磨铸铁件》和GB/T8263-2010《抗磨白口铸铁件》中的高铬铸铁化学成分范围过于宽泛，亦无法满足企业实际技术生产需要。CN101012526A公开了一种稀土多元微合金化高铬铸铁，该铸铁的化学成分按重量份计含有，碳1.0-3.5份、铬8.0-26.0份、镍0.5-4.5份、钼0.15-2.0份、铜0.5-2.0份、铝0.05-2.0份、钒0.03-0.3份、稀土0.005-0.20份、硅≤0.5份、锰≤0.7份、硫≤0.05份、磷≤0.05份，余量为铁，该铸铁的化学成分按重量份还含有钛0.03-0.30份，还含有铌0.03-0.30份，还含有钨0.80-3.70份。采用该化学成分的铸铁进行后续的热处理，最高硬度可达59-64HRC，但是其无法同时满足高硬度和高冲击韧性的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高硬度、高冲击韧性的溜槽衬板用耐磨合金铸铁材料。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是提供一种溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，由以下质量分数的化学成分组成：C2.6-3.0%、Si0.3-1.0%、Mn0.5-1.0%、Cr21-23%、Mo0.8-1.2%、Cu0.8-1.2%、W0.6-0.9%、V0.1-0.2%、Ti0.06-0.12%、B0.001-0.003%、RE0.04-0.08%、Y0.04-0.08%、Al0.04-0.08%、S≤0.06%、P≤0.06%，其余为Fe。

所述的溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料，由以下质量分数的化学成分组成：C2.7-2.9%、Si0.4-0.9%、Mn0.6-0.9%、Cr21.5-22.5%、Mo0.9-1.1%、Cu0.9-1.1%、W0.7-0.8%、V0.11-0.19%、Ti0.07-0.11%、B0.0015-0.0028%、RE0.05-0.07%、Y0.05-0.07%、Al0.05-0.07%、S≤0.06%、P≤0.06%，其余为Fe。

所述溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料的优化配比由以下质量分数的化学成分组成：C2.85%、Si0.56%、Mn0.66%、Cr22.01%、Mo1.07%、Cu0.94%、W0.83%、V0.15%、Ti0.065%、B0.002%、RE0.06%、Y0.06%、Al0.06%、S≤0.06%、P≤0.06%，其余为Fe。

本发明的溜槽衬板用高硬度耐磨合金铸铁材料的制备方法，采用750kg中频电炉熔炼，潮型石英砂造型加冒口补缩的铸造工艺，包括以下步骤：

1）按配方量加入除稀土元素外的金属炉料，并熔炼成铁液；

2）在铁液中按配方量加入稀土元素变质处理后浇注制得铸件；

3）将铸件升温至650-750℃保温1-3h，然后升温到1000-1050℃保温5-7h后出炉冷却至室温；

4）将冷却铸件回火，回火温度250-450℃，回火保温时间5-7h，然后出炉空冷即得。

所述金属炉料为废钢、铬铁、钼铁、钨铁、废黄铜、锰铁、钒铁、钛铁及硼铁。

所述稀土元素为轻稀土RE和重稀土Y。

所述轻稀土RE为稀土硅；所述稀土硅为粒度5-8mm的稀土硅。

所述重稀土Y为粒度3-5mm的重稀土Y。