[发明专利]一种铈变质耐磨合金及其铸造方法

权利要求书

1.一种铈变质耐磨合金，其特征在于：合金各元素的质量百分含量为Cr：9.0~13.0，B：2.6~2.9，C：0.7~0.9，Nb：0.4~0.8，V：0.4~0.8，Mn的含量小于0.3，Ce：0.03～1.2，S、P：≤0.01，余量为Fe，其中C、B总的质量百分含量为：3.3~3.6；C/Cr质量比：0.06~0.08；Nb、V的总质量百分含量为：0.5~1.0；铈变质耐磨合金的铸造方法包括以下过程：

(1) 含Ce铁粉压块准备

采用铁粉与Ce₂O₃粉混合均匀后，模压成粉末压块，Ce₂O₃粉与铁粉的质量比为1：5～20，形成Fe-4.06～14.23wt.%Ce的Fe-Ce₂O₃混合压块，或者采用铁粉与硝酸铈粉混合均匀后，模压成粉末压块，硝酸铈粉与铁粉的质量比为1：3～10，形成Fe-2.93～8.07wt.%Ce的Fe-硝酸铈混合压块，或者采用铁粉与碳酸铈粉混合均匀后，模压成粉末压块，碳酸铈粉与铁粉的质量比为1:4～19，形成Fe-3.04～12.18wt.%Ce的Fe-碳酸铈混合压块，做为稀土Ce变质的载体；

(2) 合金配料、熔炼与变质处理

按照Fe-Cr-B-C合金的成分要求配比称量好相应原材料后，再添加0.03～1.2%Ce元素变质：首先将Fe-Ce₂O₃、Fe-硝酸铈或Fe-碳酸铈粉末压块放置于炉底，然后放入铬铁、金属铬、硼铁、铌铁、钒铁和纯铁，采用感应炉熔炼制备合金，熔化温度为1480～1620℃；然后降低电炉功率，将熔体温度降至1280～1380℃，用配料总量0.1～0.15%的纯铝脱氧；继续保温静置5～10分钟；

(3) 浇铸

浇铸温度范围为1250～1320℃，所设计的合金具有深度共晶成分，在普通砂模铸造条件下都能形成非平衡基体组织，可通过各种方法铸造成型，从凝固温度到600℃之间的冷却速度应不低于60℃/分钟；

铈变质耐磨合金直接用Ce₂O₃、硝酸铈或碳酸铈粉与铁粉混合，形成粉末压块，作为Ce元素变质载体；利用Fe-Cr-B-C合金高温熔体中Fe₃C、Cr₃C₂等碳化物的还原作用形成活性Ce元素，并与C、B反应，形成类似于Ce(B、C)₄的化合物，避免出现硼化物网状和针状结构，促进细小共晶组织形成，起到细化组织的变质增韧作用；铸锭组织的基体相为具有高硬度的Cr、B、C强化的非平衡组织；硬质相为高硬度的硼、碳化合物，并与基体相形成细小共晶组织；利用Fe-Ce₂O₃粉末压块制备的铸锭，硬度达到HRC66.4~71.0，冲击韧性达到11.8~15.6J/cm²，抗弯强度达到1216～1546MPa；利用Fe-硝酸铈粉末压块制备的铸锭，硬度达到HRC67.4~70.9，冲击韧性达到12.4~16.6J/cm²，抗弯强度达到1218～1546MPa；或利用Fe-碳酸铈粉末压块制备的铸锭，硬度达到HRC68.0~71.5，冲击韧性达到11.4~15.6J/cm²，抗弯强度达到1118～1446MPa。