[发明专利]一种高硬度耐磨铸铁及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高硬度耐磨铸铁，其特征在于该铸铁的质量百分比组成为C：3.2～3.6wt％、Si：0.3～0.7wt％、Mn：0.5～1.0wt％、Cr：16～20wt％、Ni：0.1～0.4wt％、Mo：0.2～0.5wt％、W：0.6～1.1wt％、V：0.15～0.3wt％、Ti：0.02～0.05wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明在铸铁中添加碳、硅、锰、铬、镍、钼、钨、矾、钛元素并控制其含量，钨与钼复合添加得到坚硬的马氏体‑奥氏体合金基体，提高合金的硬度和耐磨性，钒、钛元素细化碳化物尺寸，有利于制备性能均一铸件，从而实现硬度高、耐磨性好的铸铁。

技术领域

本发明涉及金属材料，具体涉及一种高硬度耐磨铸铁及其制备方法。

背景技术

球磨机在矿山、冶金、水泥生产等行业使用广泛，主要是利用高速旋转的锤头与物料相撞击，将物料进行破碎，锤头是其中的关键部分，也是最容易磨损的部分。目前行业内广泛采用高铬铸铁制备锤头，但由于锤头材料硬度低、耐磨性差等问题，常常导致锤头出现磨损严重，甚至表面剥落现象，增加了材料消耗，制造成本变高，同时也降低了生产效率。

现有的耐磨铸铁为了提高硬度会增加Cr的含量，Cr与基体中的Fe、C结合形成(FeCr)₇C₃碳化物，该碳化物提高铸铁的硬度和耐磨性，当Cr含量过高时，除了形成(FeCr)₇C₃碳化物外还会形成含Cr的M₂₃C₆碳化物，该碳化物会导致耐磨性下降。

如一申请号为ZL200710190042.6(公告号为CN101440454A)的中国发明专利《耐磨铸铁》披露的重量百分比组成：C：2.8，Si：0.2～1.0，Mn：0.5～1.0，S≤0.06，P≤0.1，Cr：21～23，Ni：0～1.5，Mo：1.0～1.5，其余为Fe及不可避免的杂质。因该铸铁中含有20％以上的Cr，因此该铸铁空冷淬火后的硬度在60HRC以上，但材料的耐磨性不佳。

因此，针对现有的耐磨铸铁需要进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种高硬度耐磨铸铁。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种高硬度耐磨铸铁，其特征在于该铸铁的质量百分比组成为C：3.2～3.6wt.％、Si：0.3～0.7wt％、Mn：0.5～1.0wt％、Cr：16～20wt％、Ni：0.1～0.4wt％、Mo：0.2～0.5wt％、W：0.6～1.1wt％、V：0.15～0.3wt％、Ti：0.02～0.05wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

钨作为合金化元素，在合金凝固过程中有利于促进合金基体中形成奥氏体-马氏体组织，提高耐磨性和硬度。除此之外，部分钨元素形成了稳定的碳化物M₆C，其中含有钨、钒、铬元素，可进一步提高铸铁耐磨性。基体中其他含钨的碳化物可提高铸铁硬度，因为奥氏体向马氏体转变常发生在碳化物附近。

为了制备坚硬的马氏体-奥氏体合金基体，仅用钨作为合金化元素是不够的，必须要有钼元素的存在。该元素在碳化物中溶解较少，在合金基体中有利于得到奥氏体-马氏体组织。

与钼元素复合添加，含量在0.6～1.1％的钨元素会增加铸铁铸造态的耐磨性和硬度。加入钨元素多于1.1％不会继续增加耐磨性和硬度，但是会明显增加铸件成本。钨元素含量低于0.6％不能得到坚硬的奥氏体-马氏体基体，会明显降低铸铁耐磨性。

与钨元素复合添加，含量大于0.5％的钼元素不会使铸铁耐磨性和硬度增加，会增加铸件成本。加入钼元素含量小于0.2％不能得到坚硬的奥氏体-马氏体基体，因为在这种浓度含量下钼元素基本在碳化物中存在。