[发明专利]铸造含铬Fe-B合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种铸造Fe‐B合金及其制备方法，特别涉及一种铸造含铬Fe‐B合金及其制备方法，属于铸造技术领域。

背景技术

冶金、矿山、电力、水泥、石化等行业中大量金属零部件都因磨损而失效，耐磨金属零部件的配件消耗量巨大，据不完全统计，每年全国各种金属耐磨配件消耗量在500万吨以上，用传统高合金耐磨材料制造耐磨零部件，不仅生产成本很高，而且脆性大，使用受到严重限制。

铸造Fe-B合金中，因硼元素的大量加入，凝固过程中易生成高硬度的Fe₂B相，从而提高铸造Fe-B合金耐磨性，但是，Fe₂B相脆性大，且在凝固组织中呈连续网状分布，导致铸造Fe-B合金韧性低，脆性大，使用过程中极易脆断。为了提高铸造Fe-B合金强度和韧性，中国发明专利CN102517504公开了一种以低价硼为主要合金元素，可制造球磨机衬板的高硼耐磨铸钢，其所述铸钢的化学成分及其质量百分比为：C：＜0.4；Si：0.40－0.8；Mn：0.5－1.2；Cr：0.5－1.2；B：1.2－3.0；Re：＜0.2；V：＜0.1；Ti：＜0.1，所述铸钢先进行950－980℃×2h+水冷的淬火工艺，再在200－250℃×4h+空冷回火处理，其硬度大于58HR C，冲击韧性大于12J/cm²，淬透层深度大于40mm。中国发明专利CN101016603还公开了一种含颗粒状硼化物的高硼铸钢及制备方法，其化学成分及重量百分比为：C：0.15％～0.45％；B：0.75％～2.70％；Ti：0.34％～1.50％；Cr：0.80％～1.20％；Si：0.50％～1.50％；Mn：0.50％～1.50％；Ce：0.04％～0.12％；Al：0.08％～0.20％；Ca：0.03％～0.10％；N：0.01％～0.06；P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe；其中，B/C＝5.0～6.0，B/Ti＝1.8～2.2。制备采用电炉熔炼，先将普通废钢、生铁和铬铁混合加热熔化，然后加入硅铁和锰铁，出炉前加入硼铁和钛铁，炉前调整成分合格后升温，加入硅－钙合金预脱氧，而后用铝终脱氧和微合金化，用铈和氮进行炉外复合变质处理。经保温后油冷淬火、低温回火即可。中国发明专利CN 101177762还公开了一种耐液态锌腐蚀的高硼铸钢及其制备方法，其化学成分是(重量％)：C＜0.15，Si＜0.40，Mn＜0.40，B：5.0－7.0，Ce：0.05－0.15，Cr：1.5－3.0，Al：0.80－1.50，其余为Fe和不可避免的微量杂质。该发明的高硼铸钢利用电炉便可生产，其金相显微组织由网状硼化物和铁素体与少量珠光体构成的金属基体组成，耐液态锌腐蚀性能优良，其抗拉强度大于400MPa，冲击韧性大于6J/cm²。中国发明专利CN 102676954还公开了一种无铬高硼耐磨合金及其制备方法，合金的化学成分为(重量百分比)为：C0.53～0.68％，B1.0～4.5％，Si0.75～1.0％，Mn0.45～1.0％，Ce0.01～0.20％，S0.03～0.06％，P0.05～0.08％，其余为Fe以及不可避免的杂质，硬度在45HRC～58HRC，冲击韧性为20J～10J。合金利用电炉生产，熔炼浇铸后经过热处理使用。中国发明专利CN 103526106还公开了一种高性能无铬高硼铸铁复合材料及其制备方法，合金的化学成分为(重量百分比)为：C0.43～0.58％，B1.1～4.6％，Si0.65～0.9％，Mn0.55～1.1％，Ce0.02～0.21％，S0.02～0.05％，P0.04～0.09％，其余为Fe以及不可避免的微量杂质，硬度为45HRC～58HRC，冲击韧性为20J～10J。合金利用电炉生产，熔炼浇铸后经过热处理使用。合金不含铬，价格低廉，综合性能良好，生产成本低、工艺简单、操作性强。中国发明专利CN 101979695还公开了一种不含铬的高硼铁基铸造合金及制备方法。高硼铁基合金的化学成分为(重量百分比)：0.2～1.0C；1.0～4.5B；0.20～0.70Si；0.20～0.8Mn；＜0.1S；＜0.1P；其余为Fe以及不可避免的微量杂质。该合金利用感应电炉生产，熔炼浇铸后经过热处理使用。该合金不含铬，价格低廉，综合性能良好，能通过控制硼和碳的比例方便实现合金性能大范围可控，以满足不同工况条件的需求。生产成本低、工艺简单、操作性强。

但是，普通Fe-B合金中硼化物是脆性极大的Fe₂B，且冶炼过程中硼烧损极大，还存在淬透性低，常需要水淬处理，淬火过程中易出现裂纹。