[发明专利]一种铬锰硅钒抗磨铸铁及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗磨铸铁材料领域，具体说是一种铬锰硅钒抗磨铸铁及其制备方法。

背景技术

随着某些工程机械、矿山机械、冶金机械等工况进一步恶劣以及装备大型化，例如在制砂机设备、热轧辊等装备市场，对具有更高耐磨性的耐磨材料需求越来越迫切。在这种情况下，前人经过大量实验研究，开发了多种耐磨材料来制造耐磨关键零部件，以满足在恶劣工况下提高工件实际使用寿命的服役要求。

在我国已经起步研究开发基于铬、锰、硅等复合耐磨材料，并且成功地开始应用于热轧辊耐磨件。虽然目前使用铸造工艺开发的复合耐磨材料的凝固特性、变质机理和热处理工艺特征等方面的研究基本趋于成熟。在耐磨材料中碳化物颗粒形态有很多种，呈现团球状、大块状、开花状、条状、杆状和蠕虫状等几种形态；其中边界比较圆滑的团球状初生相是最理想的形态，有利于性能提升。因此，通过进一步优化碳化物颗粒形态和分布，对提高耐磨材料的耐磨性能和其性能稳定性是十分有利的。

现有技术对耐磨材料采用的变质处理方法主要是使用稀土硅镁或者（含B、含Zr）钾盐作为孕育变质剂，使用量均在0.5～1.0﹪之间。使用常用的稀土硅、镁作为变质剂，稀土一方面有净化铁液的作用，能与铁液中的氧、氮等生成化合物，同时这些化合物还可以作为形核质点起到细化碳化物的作用；另一方面稀土是一种表面活性元素，在凝固过程中可以富集在碳化物的表面，从而抑制碳化物沿晶界长大，使碳化物细化。

现有技术中常采用稀土作为变质剂，利用稀土净化钢液时产生大量稀土氧化物、氮化物等作为碳化物的形核质点；然而这些稀土氧化物、氮化物的晶格类型不同于碳化物的晶格类型。所以这些稀土氧化物、氮化物并不能作为碳化物碳化物的有效异质形核核心，其效果十分有限。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种性能可靠的铬锰硅钒抗磨铸铁，该材料的组分按以下质量百分比组成：C：2.7-3.5%、V：5.5-6.5%、Si：0.5-1.5%、Mn：0.8-1.5%、Cr：6.0-8.0%、S：≤0.06%、P：≤0.06%，余量为铁；该材料利用V取代高铬铸铁中部分Cr元素，在铁基体中可生成高硬度VC碳化物颗粒，从而提高材料的抗磨性。

本发明还提供一种铬锰硅钒抗磨铸铁的制备方法，其按以下步骤进行：

1）将废钢、增碳剂、钒铁、锰铁、铬铁清理干净，按上述质量百分比要求进行配料，并分类放置；

2）将上述分类放置的废钢、增碳剂、钒铁、锰铁和铬铁放入炉中加热熔炼，待熔清后进行等温处理，再加入铝丝或铝粒进行预脱氧，然后加入脱硫剂脱硫，并扒渣；

3）再加入铝丝或铝粒终脱氧处理后出炉；

4）向出炉后的铁液中加入变质剂，采用包底冲入法对铁液进行孕育和变质处理；

5）将孕育和变质处理的铁液进行浇注；

6）浇注完成后进行冷却、清理处理，再打磨喷砂，并进行热处理。

作为优选，熔炼温度为1500～1540℃，等温处理温度为1550℃，等温处理时间为5-8min。

作为优选，预脱氧和终脱氧采用的铝丝或铝粒的质量分数均占铁液质量的0.1%-0.15%。

作为优选，所述变质剂的组分占铁液质量百分比为：0.25﹪RE、0.15﹪Mg、0.15﹪Zn。

作为优选，将上述组分的复合孕育变质剂破碎至1-5mm的小颗粒，经200℃烘干后，预置于浇包底部，然后将浇包中的铁液孕育和变质处理后静置2-3min，再进行浇注，浇注温度为1510-1540℃。

作为优选，热处理时，先在热处理炉中嵌入木炭或者在工件表面涂覆抗氧化涂料，然后采用1050℃淬火处理，再采用450℃回火处理。

从以上技术方案可知，上述制备方法可使抗磨材料中碳化物颗粒形态更加团球化，分布更加均匀，克服现有技术中碳化物存在大块状、开花状、条状、杆状和蠕虫状等几种不太理想的形态以及颗粒分布存在菊花状分布等形态和分布的不足，提高提高材料的综合性能。

具体实施方式

下面将详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明的铬锰硅钒抗磨铸铁含C：2.7-3.5%、V：5.5-6.5%、Si：0.5-1.5%、Mn：0.8-1.5%、Cr：6.0-8.0%、S：≤0.06%、P：≤0.06%，余量为铁；其中，