專利名稱：一種泵用含硼低合金耐磨鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬鑄造材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種泵用含硼低合金耐磨鋼。
背景技術(shù)：
泵是應(yīng)用非常廣泛的通用機械，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，凡是有液體流動之處，幾乎都有泵在工作。據(jù)不同國家統(tǒng)計，泵的耗電量都約占總發(fā)電量的1/5，可見提高泵技術(shù)水平對節(jié)約能耗具有重要意義。泵用材料的發(fā)展水平代表了泵制造水平的高低，材料選用直接受制于輸送介質(zhì)的種類、溫度高低、泵壓力大小、泵內(nèi)件的受力狀態(tài)等因素，影響泵的性能和使用壽命。而磨損作為引起泵失效的一個重要原因，也是造成經(jīng)濟損失最多的問題之一。目前廣泛使用的泵用耐磨金屬材料主要有各種耐磨合金鋼和白口耐磨鑄鐵，前者韌性好，但存在強度和硬度低、耐磨性差的不足，后者具有高硬度和耐磨性，但脆性較大，使用中易剝落甚至開裂的不足。因此，開發(fā)生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉、強度和韌性高、淬透性和淬硬性好的新一代泵用耐磨金屬材料，在磨料磨損工況下取代目前廣泛使用的普通耐磨材料，來減少金屬磨損對泵造成的損失，無疑對國民經(jīng)濟建設(shè)有著十分重要的意義。國外耐磨材料的生產(chǎn)和應(yīng)用經(jīng)過了多年研究與發(fā)展的高峰期，現(xiàn)已趨于穩(wěn)定，并有自己的系列產(chǎn)品和國家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從整體上看，目前已發(fā)展為耐磨鋼和耐磨鑄鐵兩大類。美國、加拿大等國，在上世紀(jì)70年代，隨著電鏟、球磨機等采選設(shè)備逐漸向大型化的發(fā)展，對耐磨材料的性能提出了更高的要求。這些設(shè)備要求所用的耐磨材料不僅要能承受較大的沖擊載荷，而且要有更高的耐磨性及使用壽命。這樣傳統(tǒng)的Cr-Mo及Ni-Cr馬氏體白口鑄鐵、高錳鋼及中錳奧氏體鑄鋼、珠光體Cr-Mo鑄鋼等已很難滿足要求，低合金耐磨鑄鋼就是在這樣的背景下出現(xiàn)的。與高錳鋼相比，低合金耐磨鑄鋼顯微組織為馬氏體或馬氏體+貝氏體，因此其初始硬度較高，合金元素主要以Si、Mn及Cr、Mo為主，碳含量分低、中、 高三個檔次。通過調(diào)整碳含量，所得到的低合金耐磨鑄鋼，不僅強度、硬度遠(yuǎn)高于高錳鋼，其沖擊韌性也僅次于高錳鋼，在很大程度上可以替代高錳鋼。因而，這類耐磨材料一出現(xiàn)，便備受各國研究者的青睞。日本專利JP8144009-A報道了一種含錳、鎳、鉻、鉬的高韌性用于制造破碎機錘頭的耐磨鑄鋼，其化學(xué)組成(wt.%)如下:C,0. 3 0. 45 ；Si彡0. 5 ；Mn彡1. 2 ;Ni，1. 5 2. 5 ； Cr，0. 7 2. 0 ；Μο,Ο. 4 1. 0 ；余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。這種材料具有優(yōu)異的韌性和耐磨性，但含有較多價格昂貴的鎳和鉬，使合金生產(chǎn)成本增加。前蘇聯(lián)專利SU1650756-A報道了一種含碳、硅、錳、鉻、氮、稀土、鈣的多元低合金耐磨鋼，為了改善基體的性能，特別是改善耐磨性，還加入一定數(shù)量的釩、鈮和鉆，其化學(xué)組成(wt. %)如下:C，0. 6 0. 8 ；Si，0. 1 0. 4 ；Mn，0. 7 1. 7 ；Cr, 1. 3 1. 6 ；N，0. 01 0. 03 ； RE, 0. 01 0. 027 ；Ca, 0. 001 0. 003 ；V, 1. 1 1. 5 ;Nb，0. 6 0. 9 ；Co，0. 3 0. 7 ；余量為
Fe和不可避免的雜質(zhì)。這種合金材料盡管具有較好的力學(xué)性能和耐磨性，但加入價格昂貴的釩、鈮和鈷，使合金生產(chǎn)成本急劇增加。國內(nèi)近年來，針對設(shè)備磨損的具體工況和資源情況，研制出多種新型耐磨材料。主要有改性高錳鋼、中錳鋼、超高錳鋼系列，高、中、低碳耐磨合金鋼系列，鉻系抗磨白口鑄鐵系列，錳系、硼系抗磨白口鑄鐵及馬氏體、貝氏體抗磨球墨鑄鐵，不同方法生產(chǎn)的雙金屬復(fù)合耐磨材料，表面技術(shù)處理的耐磨材料等。國內(nèi)對于低合金耐磨鑄鋼的研究起步較晚，最初只是用于制造承受一定沖擊載荷的抗磨件。后來隨著人們對高錳鋼缺陷認(rèn)識的逐漸深入， 對低合金耐磨鑄鋼的研究及應(yīng)用才真正得到重視，并且應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大。我國的低合金耐磨鑄鋼是由Si、Mn鋼加入Cr、Mo發(fā)展起來的，其生產(chǎn)成本與高錳鋼相當(dāng)，目前在大型水泥磨及煤磨上使用已顯示出明顯優(yōu)勢，使用壽命比高錳鋼提高1 2倍。經(jīng)過多年的努力，我國低合金耐磨鑄鋼的研究與應(yīng)用已取得了很大的成績。經(jīng)檢索，CN1033845A網(wǎng)上公開了一種高強韌性低碳微合金化鑄鋼，它以碳、錳、 鈦、鈮、稀土等為合金元素，其化學(xué)組成(wt. %)如下C，0. 06 0. 18 ；Mn，1.4 1.8 ；Nb, 0. 02 0. 12 ；Ti,0. 01 0. 10 ；RE，0. 002 0. 06 ；Mo < 0. 3 ；Al < 0. 06 ；S < 0. 035 ；P
<0. 035 ；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其熱處理采用正火-回火或均勻退火-正火-回火工藝。該發(fā)明鑄鋼具有高的韌性和塑性，但碳含量太低，存在強度和硬度低以及耐磨性差的不足，抗拉強度小于750MPa，屈服強度小于650MPa。CN1182142提供了一種耐磨鑄鋼，以碳、鉻、鉬為主要合金元素，輔加少量釩、鈦及微量稀土和硼合金元素。其化學(xué)成分含量為(wt. %):C,0. 15 0· 50 ；Si ^0. 50 ；Mn^ 1. 0 ； Cr, 1. 0 2·0;Μο，0·2 0.5;V，0.02 0. 10 ；Ti,0. 02 0. 10 ；Β,Ο. 005 0. 10 ；S
<0. 035 ；P < 0. 04 ；余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。這種合金鑄鋼經(jīng)熱處理后，其顯微組織為馬氏體加貝氏體及少量的殘余奧氏體，具有良好的強韌性及耐磨性，使用壽命比高錳鋼提高1倍以上，但含有較多的價格昂貴的鉬、釩、鈦，使得生產(chǎn)成本不可避免的提高。CN1834279A公開了一種含硼多元低合金耐磨鑄鋼及其制備方法，其化學(xué)成分是 (wt. %) :C,0. 2 0· 45 ；Mn, 1. 1 1. 8 ；Si，0. 8 1. 5 ；Cr,0. 3 1. 2 ；Β,Ο. 05 0. 20 ； Ti,0. 08 0. 30 ；Ν，0· 03 0. 20 ；Ca，0. 05 0. 15 ；Κ，0· 04 0. 15 ；Υ，0· 08 0. 25 ；Mg,
0.03 0. 12 ；其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。這種合金鑄鋼不足是，由于硼的含量過高，導(dǎo)致鋼的脆性增大；含鈣較高，使鋼中的夾雜物增多，并且，過量的釔會導(dǎo)致夾雜物呈破碎鏈狀分布，反而有損鋼的塑性和韌性，降低了耐磨鋼的冶金質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改善鑄鋼的強度和耐磨性，具有硬度高，韌性效果好、耐磨性高，且兼有一定的耐腐蝕性，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低的高強韌性的泵用含硼低合金耐磨鋼。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種泵用含硼低合金耐磨鋼，其特征在于按重量百分比的化學(xué)成分為c，0. 33 ；Mn,
1.20 ；Si, 1. 30 ；Cr, 1. 35 ；Μο,Ο. 30 ；Ni,0. 40 ；Ν，0· 05 ；Β,Ο. 002 0. 0025 ；Υ，0· 002
0. 003 ；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明泵用含硼低合金耐磨鑄鋼件用樹脂砂造型， 堿性爐襯或中性爐襯的中頻感應(yīng)電爐熔煉，熔煉投料順序為將配料好的廢鋼、鉬鐵、電解鎳和鑄造生鐵裝入爐中后通電，開始通電時供給60%的功率，當(dāng)電流波動較小后，逐漸將功率增至最大，隨著爐膛下部爐料的熔化，隨時注意及時搗料；待大部分爐料溶化后，加入中碳鉻鐵繼續(xù)熔化，并陸續(xù)加入硅鐵和中碳錳鐵；爐料大部分溶化后，加入造渣材料(石灰粉螢石粉=2 :1)造渣并覆蓋鋼液，渣料加入量為1. 0 1. 5% ；待爐料化清后，扒渣，取鋼樣進(jìn)行分析，將功率降至40 50%，加入渣料重新造渣；渣料化清后，加脫氧劑進(jìn)行擴散脫氧，脫氧過程中用石灰粉和螢石粉調(diào)整爐渣的黏度，使?fàn)t渣具有良好的流動性；根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果，調(diào)整鋼液化學(xué)成分，含硅量在出鋼前5 IOmin內(nèi)調(diào)整；測量鋼液溫度，要求出鋼溫度1580 1600°C，并作圓杯試樣，檢查鋼液脫氧情況；達(dá)到出鋼溫度，圓杯試樣收縮良好，準(zhǔn)備出鋼，出鋼前插鋁0. 1%，進(jìn)行終脫氧；進(jìn)行終脫氧的同時將烘烤后的含氮鉻鐵和硼鐵投入爐中；插鋁后2 ;3min內(nèi)停電傾爐出鋼；將經(jīng)130 180°C烘干后的釔基重稀土合金變質(zhì)劑(粒度小于15mm)置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；鋼液沖入包內(nèi)后，在包內(nèi)鋼液面上加覆蓋劑，鎮(zhèn)靜3 5min后澆注，澆注溫度控制在1480 1520°C。本材質(zhì)鑄態(tài)為珠光體組織，鑄件經(jīng)淬火和回火熱處理后基體組織為板條狀馬氏體， 另外還有少量的殘余奧氏體，并且碳化物彌散的分布在基體上，提高材料的硬度，淬火 920 960°C保溫1 4小時后出爐空冷，回火180 250°C保溫2 5小時后隨爐緩慢冷卻，經(jīng)熱處理后得到強度、硬度高，組織和性能優(yōu)良的泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼。本發(fā)明中的主要合金元素硅、錳、鉻和輔助合金元素鎳、鉬、氮、硼、釔滿足了以下關(guān)系
Si + Mn + Cr + Ni + Mo + N + B + Y < 5. 0%。本發(fā)明的泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要特點如下
(1)以硅、錳為主要合金元素，含有少量的鎳、鉬等貴金屬元素，加入1. 35%的鉻，并加入微量的硼和氮，細(xì)化了晶粒，改善了鑄鋼的強度和耐磨性，合金元素控制在5%以內(nèi)，通過釔基重稀土的變質(zhì)處理凈化和細(xì)化鑄鋼的組織，明顯改善鑄鋼的力學(xué)性能。(2)熱處理后的基體以板條馬氏體為主，馬氏體板條間含有大量細(xì)微的殘余奧氏體，使材料保持高強度和高硬度的前提下，還兼有優(yōu)良的韌性。(3)采用與普通碳鋼相同的熔煉和鑄造工藝，熱處理工藝簡單。(4)主要力學(xué)性能如下
抗拉強度Rm彡1650MPa,斷后延伸率A彡7%，硬度彡55HRC，沖擊韌性α κ彡170J/cm2。本發(fā)明具有硬度高，韌性效果好、耐磨性高，且兼有一定的耐腐蝕性，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述
一種泵用含硼低合金耐磨鋼，其特征在于按重量百分比的化學(xué)成分為c，0. 33 ；Mn, 1. 20 ；Si, 1. 30 ；Cr, 1. 35 ；Μο,Ο. 30 ；Ni,0. 40 ；Ν，0· 05 ；Β，0· 002 0. 0025 ；Υ，0· 002
0. 003 ；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明泵用含硼低合金耐磨鑄鋼件用樹脂砂造型， 堿性爐襯或中性爐襯的中頻感應(yīng)電爐熔煉，熔煉投料順序為將配料好的廢鋼、鉬鐵、電解鎳和鑄造生鐵裝入爐中后通電，開始通電時供給60%的功率，當(dāng)電流波動較小后，逐漸將功率增至最大，隨著爐膛下部爐料的熔化，隨時注意及時搗料；待大部分爐料溶化后，加入中碳鉻鐵繼續(xù)熔化，并陸續(xù)加入硅鐵和中碳錳鐵；爐料大部分溶化后，加入造渣材料(石灰粉 螢石粉=2 :1)造渣并覆蓋鋼液，渣料加入量為1. 0 1. 5% ；待爐料化清后，扒渣，取鋼樣進(jìn)行分析，將功率降至40 50%，加入渣料重新造渣；渣料化清后，加脫氧劑進(jìn)行擴散脫氧，脫氧過程中用石灰粉和螢石粉調(diào)整爐渣的黏度，使?fàn)t渣具有良好的流動性；根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果，調(diào)整鋼液化學(xué)成分，含硅量在出鋼前5 IOmin內(nèi)調(diào)整；測量鋼液溫度，要求出鋼溫度1580 1600°C，并作圓杯試樣，檢查鋼液脫氧情況；達(dá)到出鋼溫度，圓杯試樣收縮良好，準(zhǔn)備出鋼，出鋼前插鋁0. 1%，進(jìn)行終脫氧；進(jìn)行終脫氧的同時將烘烤后的含氮鉻鐵和硼鐵投入爐中；插鋁后2 ;3min內(nèi)停電傾爐出鋼；將經(jīng)130 180°C烘干后的釔基重稀土合金變質(zhì)劑(粒度小于15mm)置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；鋼液沖入包內(nèi)后，在包內(nèi)鋼液面上加覆蓋劑，鎮(zhèn)靜3 5min后澆注，澆注溫度控制在1480 1520°C。本材質(zhì)鑄態(tài)為珠光體組織，鑄件經(jīng)淬火+回火熱處理后基體組織為板條狀馬氏體， 另外還有少量的殘余奧氏體，并且碳化物彌散的分布在基體上，提高材料的硬度。淬火 920 960°C保溫1 4小時后出爐空冷，回火180 250°C保溫2 5小時后隨爐緩慢冷卻，經(jīng)熱處理后得到強度、硬度高，組織和性能優(yōu)良的泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼。本發(fā)明中的主要合金元素硅、錳、鉻和輔助合金元素鎳、鉬、氮、硼、釔滿足了以下關(guān)系
Si + Mn + Cr + Ni + Mo + N + B + Y < 5. 0%。本發(fā)明的泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要特點如下
(1)以硅、錳為主要合金元素，含有少量的鎳、鉬等貴金屬元素，加入1. 35%的鉻，并加入微量的硼和氮，細(xì)化了晶粒，改善了鑄鋼的強度和耐磨性，合金元素控制在5%以內(nèi)，通過釔基重稀土的變質(zhì)處理凈化和細(xì)化鑄鋼的組織，明顯改善鑄鋼的力學(xué)性能。(2)熱處理后的基體以板條馬氏體為主，馬氏體板條間含有大量細(xì)微的殘余奧氏體，使材料保持高強度和高硬度的前提下，還兼有優(yōu)良的韌性。(3)采用與普通碳鋼相同的熔煉和鑄造工藝，熱處理工藝簡單。(4)主要力學(xué)性能如下
抗拉強度Rm彡1650MPa,斷后延伸率A彡7%，硬度彡55HRC，沖擊韌性α κ彡170J/cm2。合金材質(zhì)的性能是由金相組織決定的，而一定的組織取決于化學(xué)成分和熱處理工藝，本發(fā)明化學(xué)成分是這樣確定的
碳碳是影響耐磨鑄鋼強度、硬度、韌性及淬透性的主要元素。碳量過低，淬硬性不足， 耐磨性不足。碳量過高，熱處理后鋼中出現(xiàn)脆性大的高碳片狀馬氏體，使鋼的韌性和塑性急劇下降，另外，含碳量增加還會惡化鋼的焊接性能。綜合考慮，本發(fā)明中將含碳量控制在 0. 33%。硅硅有較強的固溶強化效果，可提高鋼的強度，特別是屈服強度。硅阻止碳化物形核長大，使“C”曲線右移，提高鋼的淬透性。硅降低碳在奧氏體中的溶解度，促使碳化物沿晶界析出，降低鋼的韌性。因此，本發(fā)明將硅含量控制在1. 30%。錳錳也有較強的固溶強化效果，特別是在低合金鋼中效果較好。錳降低相變驅(qū)動力，使“C”曲線右移，提高鋼的淬透性。錳降低鋼的A1溫度，通過強化碳的促進(jìn)晶粒長大作用來促進(jìn)晶粒長大，增大鋼的過熱敏感性。錳促進(jìn)有害元素在晶界的偏聚，增加了鋼回火脆性的傾向。因此，本發(fā)明將錳含量控制在1.20%。鉻鉻不僅大幅度提高鋼的淬透性，適于空淬，淬火中得到馬氏體的同時也能得到一定量的貝氏體，提高鋼的強韌性。鉻同時固溶強化基體，提高耐腐蝕性。鉻與碳形成高硬度的顆粒狀碳化物，提高鋼的硬度和耐磨性，提高回火穩(wěn)定性。鉻的碳化物較穩(wěn)定，不易長大，所以能細(xì)化晶粒，改善碳化物均勻性。但是鉻量過高，將減低鋼的導(dǎo)熱性、鑄造性能變差易出現(xiàn)熱裂，且易使晶界上出現(xiàn)碳化物，降低鋼的韌性，同時也增加了生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明將鉻含量控制在1. 35%。鉬顯著提高鋼的淬透性，固溶強化基體，鉬有效的抑制鋼中有害元素的偏聚，降低回火脆性，鉬能細(xì)化晶粒，提高鋼的回火穩(wěn)定性，鉬較強地提高固溶體原子間結(jié)合力，提高鋼的熱強性；鉬能形成含Mo氧化物MoO3，致密而穩(wěn)定，能有效防止點蝕。由于鉬的價格較高，本發(fā)明將鉬含量控制在0. 30%。鎳鎳可以提高鋼的淬透性，提高鋼基體的韌度；鎳降低相變驅(qū)動力，使“C”曲線右移；鎳降低Ms點，增大了淬火鋼中殘余奧氏體的量；鎳促進(jìn)鋼中有害元素的偏聚，增大鋼的回火脆性。綜合考慮，本發(fā)明將鎳含量控制在0. 40%。氮在鋼中加入微量的氮，除了形成高熔點化合物提高鋼的強度和硬度外，部分氮固溶于基體，還能明顯改善鋼的淬透性和淬硬性，提高鋼的耐磨性，改善鋼的疲勞、蠕變性能。但加入量過多，鑄件組織中易出現(xiàn)氣孔，反而降低鑄鋼性能。因此，本發(fā)明將氮含量控制在0. 05%。硼硼作為微量元素加入鋼中，與鉬共同作用，抑制鋼中先共析鐵素體的析出，提高鋼的淬透性。硼和稀土合金復(fù)合加入鋼中，能減少非金屬夾雜物，改善夾雜類型及分布； 與低熔點的As、Sn、Pb、Sb、Bi等雜質(zhì)元素形成高熔點的金屬間化合物，消除雜質(zhì)元素引起的鋼的脆性，改善鋼的冶金質(zhì)量，保證鋼的熱塑性和高溫強度。硼在鋼冶煉時，與鋼液反應(yīng)， 形成細(xì)微質(zhì)點，而成為凝固過程的非自發(fā)形核核心，降低了形核功，增加了形核率，同時，硼是表面活性元素，容易吸附在固態(tài)晶核表面，阻礙了晶體生長所需的原子供應(yīng)，從而降低了晶體長大率，因此，硼可細(xì)化鑄態(tài)組織，減少枝晶偏析和區(qū)域偏析，改善鋼化學(xué)成分的均勻性，提高鑄鋼的強度和耐磨性，因此，本發(fā)明中將硼含量控制在0. 002 0. 0025%。釔釔加入鋼中具有較強的脫氧、脫硫能力，其反應(yīng)產(chǎn)物為小球狀的1&S、Y2O3等稀土硫氧化物，同時，改善硫化物的形狀、大小、分布，提高鋼的抗熱裂能力。重稀土 (釔)的原子半徑較輕稀土小，在鋼中的固溶強化作用較大，在晶界與低熔點的As、Sn、Pb、P等有害元素相互作用，抑制它們在晶界的偏聚，凈化和強化晶界。釔與C、N、H作用，球化、細(xì)化碳化物，消除網(wǎng)狀碳化物，減少氫致裂紋傾向。釔的化學(xué)性質(zhì)很活潑，能在鋼中形成一系列極為穩(wěn)定的化合物，成為非自發(fā)形核中心，從而起到細(xì)化晶粒的作用。另外，釔是表面活性元素， 可以增大結(jié)晶核心產(chǎn)生速度，阻止晶粒生長。晶粒的細(xì)化，有利于鑄鋼塑、韌性的提高。釔在低合金馬氏體鑄鋼中還能抑制柱狀晶的發(fā)育、生長，減少片狀馬氏體比例，增加板條馬氏體比例，提高鋼的綜合力學(xué)性能和耐磨性。同時稀土元素可增大鋼液的流動性，提高鑄件的致密度。但是，過量的釔會導(dǎo)致夾雜物呈破碎鏈狀分布，反而有損鋼的塑性和韌性。綜合考慮，本發(fā)明中將含釔量控制在0. 002 0. 003%。淬火加熱溫度是影響泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼組織和性能的重要因素，淬火加熱溫度過低，奧氏體不完全，淬火在組織中出現(xiàn)低硬度的珠光體組織，降低泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼的力學(xué)性能和耐磨性。淬火加熱溫度過高，奧氏體晶粒粗大，淬火組織粗化，降低泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼的強度和韌性，泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼在 920^9600C高溫奧氏體化并保溫(Γ4小時)后快速冷卻，可獲得細(xì)小的板條馬氏體組織，隨后在18(T250°C保溫(2飛小時)后，可以得到板條狀回火馬氏體組織，具有高強度、高韌性和優(yōu)異的耐磨性。實施例1
本實施例的泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼采用呋喃樹脂砂造型，中性爐襯的IOOOkg 中頻感應(yīng)電爐熔煉。所需原材料有中碳鉻鐵、含氮鉻鐵、電解鎳、鉬鐵、中碳錳鐵、硼鐵、硅鐵、電解鋁、廢鋼、鑄造生鐵、重稀土釔合金變質(zhì)劑、造渣劑等。投料順序如下將配料好的廢鋼、鉬鐵、電解鎳和鑄造生鐵裝入爐中后通電，開始通電時供給60%的功率，當(dāng)電流波動較小后，逐漸將功率增至最大，并隨時搗料；待大部分爐料溶化后，加入中碳鉻鐵繼續(xù)熔化， 并陸續(xù)加入硅鐵和中碳錳鐵；爐料大部分溶化后，加入1. 3%的造渣材料(石灰粉螢石粉 =2 :1)造渣；待爐料化清后，扒渣，取鋼樣進(jìn)行分析，將功率降至50%，加入渣料重新造渣； 渣料化清后，加脫氧劑進(jìn)行擴散脫氧；化學(xué)成分分析合格，測量鋼液溫度，將鋼液溫度升至 1600°C，并作圓杯試樣，鋼液脫氧良好；用鋁錠進(jìn)行插鋁脫氧(含量約為0. 1%);進(jìn)行終脫氧的同時將烘烤后的含氮鉻鐵和硼鐵投入爐中；插鋁后anin停電傾爐出鋼；將經(jīng)150°C烘干的釔基重稀土合金變質(zhì)劑(粒度小于15mm)，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；鋼液沖入包內(nèi)后，在包內(nèi)鋼液面上加覆蓋劑，鎮(zhèn)靜5min后澆注，鋼水初始澆注溫度1482°C。鑄件經(jīng)910°C保溫1. 5小時后，迅速出爐空冷，隨后在230°C保溫2小時后隨爐緩慢冷卻。鑄鋼成分見表1，力學(xué)性能見表2。表1泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼化學(xué)成分(wt. %)
權(quán)利要求
1.一種泵用含硼低合金耐磨鋼，其特征在于按重量百分比的化學(xué)成分(wt. %)為C 0. 33 ；Mn 1. 20 ；Si 1. 30 ；Cr 1. 35 ；Mo 0. 30 ；Ni 0. 40 ；N 0. 05 ；B 0. 002 0. 0025，Y 0. 002 0. 003 ；其余為!^e和不可避免的雜質(zhì)。
2.本發(fā)明的泵用含硼低合金耐磨鑄鋼件用樹脂砂造型，堿性爐襯或中性爐襯的中頻感應(yīng)電爐熔煉。
3.熔煉投料順序為將配料好的廢鋼、鉬鐵、電解鎳和鑄造生鐵裝入爐中后通電，開始通電時供給60%的功率，當(dāng)電流波動較小后，逐漸將功率增至最大，隨著爐膛下部爐料的熔化，應(yīng)隨時注意及時搗料；待大部分爐料溶化后，加入中碳鉻鐵繼續(xù)熔化，并陸續(xù)加入硅鐵和中碳錳鐵；爐料大部分溶化后，加入造渣材料(石灰粉螢石粉=2 :1)造渣并覆蓋鋼液， 渣料加入量為1. 0 1. 5%;待爐料化清后，扒渣，取鋼樣進(jìn)行分析，將功率降至40 50%， 加入渣料重新造渣；渣料化清后，加脫氧劑進(jìn)行擴散脫氧，脫氧過程中用石灰粉和螢石粉調(diào)整爐渣的黏度，使?fàn)t渣具有良好的流動性；根據(jù)化學(xué)成分分析結(jié)果，調(diào)整鋼液化學(xué)成分，含硅量在出鋼前5 IOmin內(nèi)調(diào)整；測量鋼液溫度，要求出鋼溫度1580 1600°C，并作圓杯試樣，檢查鋼液脫氧情況；達(dá)到出鋼溫度，圓杯試樣收縮良好，準(zhǔn)備出鋼，出鋼前插鋁0. 1%, 進(jìn)行終脫氧；進(jìn)行終脫氧的同時將烘烤后的含氮鉻鐵和硼鐵投入爐中；插鋁后2 ;3min內(nèi)停電傾爐出鋼；將經(jīng)130 180°C烘干后的釔基重稀土合金變質(zhì)劑(粒度小于15mm)置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；鋼液沖入包內(nèi)后，在包內(nèi)鋼液面上加覆蓋劑，鎮(zhèn)靜3 5min后澆注，澆注溫度控制在1480 1520°C。
4.本材質(zhì)鑄態(tài)為珠光體組織，鑄件經(jīng)淬火和回火熱處理后基體組織為板條狀馬氏體， 另外還有少量的殘余奧氏體，并且碳化物彌散的分布在基體上，提高材料的硬度，淬火 910°C保溫1 4小時后出爐空冷，回火180 250°C保溫2 5小時后隨爐緩慢冷卻，冷卻后的材料熱經(jīng)處理后得到強度、硬度高，組織和性能優(yōu)良的泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬鑄造材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種泵用含硼低合金耐磨鋼，其特征在于按重量百分比的化學(xué)成分(wt.%)為C，0.33；Mn，1.20；Si，1.30；Cr，1.35；Mo，0.30；Ni，0.40；N，0.05；B，0.002～0.0025；Y，0.002～0.003；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，本發(fā)明泵用含硼低合金耐磨鑄鋼件用樹脂砂造型，鑄件經(jīng)淬火＋回火的熱處理后得到強度、硬度高，組織和性能優(yōu)良的泵用含硼多元低合金耐磨鑄鋼。本發(fā)明具有硬度高，韌性效果好、耐磨性高，且兼有一定的耐腐蝕性，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。
文檔編號C21D8/02GK102367558SQ20111032445
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者劉軍, 張啟良, 鄒英杰 申請人:山東雙輪股份有限公司