[发明专利]一种高铬铸铁及其制备方法

说明书

本发明涉及合金材料技术领域，具体公开一种高铬铸铁及其制备方法。所述高铬铸铁包括以下质量百分含量的化学元素：C：2.45％‑3％，Si：0.3％‑0.8％，Mn：2％‑3％，Cr：25％‑29％，Mo：0.3％‑0.9％，Ni：1.5％‑2.5％，Cu：0.1％‑1.3％，Ti：0.1％‑0.3％，V：0.1％‑0.3％，RE：≤0.08％，以及余量的Fe。所述高铬铸铁的制备方法包括加热融化、变质处理、浇注和正火。本发明提供的高铬铸铁在不降低铸铁材料硬度和耐磨性的情况下可显著提高材料的冲击韧性，具有优异的力学性能，可满足大型挖泥泵或砂砾泵的泵壳用材料的使用要求。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种高铬铸铁及其制备方法。

背景技术

河道清淤疏浚所用大型挖泥泵或砂砾泵由于受船舱空间限制，一般不采用普通渣浆泵的双壳设计，而采用单壳结构，泵体截面较厚(≥100mm)，所以大型挖泥泵或砂砾泵的泵壳性能要求比普通渣浆泵护套要求更高，既要耐磨，还要达到一定的抗冲击性，从而保证泵体在抽送大粒径砂石时不会由于冲击造成泵壳突然破裂，延长过流件寿命，保证挖泥船运行的安全。

目前，高铬铸铁在挖泥泵过流件的制造中应用最为广泛。研究表明，高铬铸铁中的碳化物和马氏体的存在有利于提高其耐磨性。但高铬铸铁中碳化物数量提高到一定程度时，会导致高铬铸铁的韧性急剧下降。

现阶段国内用于挖泥泵和砂砾泵的过流件的效果较好的材质是GB/T8263中BTMCr26这种铸铁材料，虽然该材料的硬度和耐磨性可以满足一定的使用要求，但材料的抗冲击性偏低，在大型厚壁(≥100mm)挖泥泵和砂砾泵上应用易出现泵壳突然破裂等不安全事件的发生。

发明内容

针对现有大型挖泥泵或砂砾泵的泵壳用铸铁材料存在的上述问题，本发明提供一种高铬铸铁及其制备方法，该高铬铸铁中的碳化物体积含量可达到30-35％，具有极高的硬度和耐磨性能，且在如此高的碳化物含量的情况下，其冲击功能仍能达到7-10J/cm²，具有优异的力学性能，可满足大型挖泥泵或砂砾泵的泵壳用材料的使用要求。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种高铬铸铁，包括以下质量百分含量的化学元素：

C：2.45％-3％，Si：0.3％-0.8％，Mn：2％-3％，Cr：25％-29％，Mo：0.3％-0.9％，Ni：1.5％-2.5％，Cu：0.1％-1.3％，Ti：0.1％-0.3％，V：0.1％-0.3％，RE：≤0.08％，以及余量的Fe。

相对于现有技术，本发明提供的高铬铸铁中上述合金元素的组成，结合特定的制备方法制得的高铬铸铁可以在不降低其外部耐磨性能的前提下提高其抗冲击性能，进而提高高铬铸铁在大型厚壁(≥100mm)挖泥泵和砂砾泵上应用的使用寿命。且上述元素组成的高铬铸铁，利于在制备过程中在高铬铸铁内部形成大量马氏体和少量的奥氏体，并可有效提高高铬铸铁材料的形核能力，利于厚大铸件内部的结晶速度，避免出现缩松缺陷。

其中，所述C与Fe及合金元素形成碳化物，可提高铸铁的硬度和耐磨性；

所述Cr能够同时与C和Fe形成复合碳化物，提高铸铁的硬度和耐磨性；

所述Ti和V与C形成碳化物，起异质晶核的作用，细化了晶粒，提高铸铁的冲击韧度；

所述Si固溶于Fe基体中，达到固溶强化的作用；

所述Mo溶解于Fe基体和碳化物中，抑制珠光体的形成，细化组织，提高铸铁的淬透性、硬度、耐磨性和韧性；

所述Mn抑制珠光体转变，稳定奥氏体和碳化物，提高铸铁的硬度、耐磨性和韧性；

所述Ni固溶于Fe基体中，提高铸铁的耐磨性能和耐蚀性能；