專利名稱：表面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄件的制造方法，特別是涉及一種表面同時(shí)具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，屬于鑄件制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用合金化處理對(duì)材料表面強(qiáng)化的研究分為兩類，一種是小面積工模具類，如鹽浴滲金屬法(TD法)、另一種是針對(duì)大面積鑄件產(chǎn)品的鑄滲法。 孫啟坤等人在《熱加工工藝》2012年第04期刊登的“TD法鹽浴滲鈮工藝及覆層性能研究”論文指出用不同材料在不同工藝參數(shù)下進(jìn)行TD處理。結(jié)果表明滲層厚度4 μ m-10. 5 μ m，三種材料表面均形成了面心立方晶格的碳化鈮覆層，基體成分、溫度、時(shí)間以及工件位置均對(duì)覆層厚度有影響，覆層顯微硬度可達(dá)3000 HVatl5，使工件的表面耐磨性顯著提高。在400°C以下時(shí)，碳化鈮覆層具有較強(qiáng)的抗氧化作用。Crl2鋼經(jīng)滲鈮后相對(duì)耐磨性是未滲鈮Crl2試樣的4.1倍，是正火態(tài)45鋼的17. 7倍，顯著提高了表面耐磨性，從而提高模具的使用壽命?？梢钥闯觯}浴滲金屬法(TD法)可以獲得高的硬度，但是硬度層比較薄，在微米級(jí)范圍。劉新成等人在《熱加工工藝》2011年第6期刊登的“灰鑄鐵與鉻棒原位生成(Fe, Cr) 7C3/Fe復(fù)合材料”論文指出利用鑄滲復(fù)合_熱處理原位反應(yīng)工藝，將鉻棒與灰鑄鐵進(jìn)行鑄造復(fù)合，并對(duì)其進(jìn)行熱處理使鉻棒與鑄鐵基體中的碳原子發(fā)生原位反應(yīng)，制備出(Fe，Cr)7C3顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料。結(jié)果表明在1150°C保溫1. 5h，反應(yīng)產(chǎn)物分布均勻；板狀和六方狀初生((Fe，Cr) 7C3的硬度分別為1446、1524HVai ;反應(yīng)區(qū)的顯微硬度達(dá)1278HVai，約是灰鑄鐵基體的5. 3倍?？梢钥闯?，鑄滲法原位反應(yīng)可以得到分散的碳化物組織，但是需要后續(xù)的熱處理工序才能完成，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在同樣耐磨耐蝕性的狀態(tài)下，能明顯降低鑄件生產(chǎn)成本鑄件的制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是這樣的該表面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，其特征在于，依次包括下述步驟I)將釩鐵合金、水玻璃粘結(jié)劑和水按質(zhì)量比9-11 1 :1混合制成涂料；2)將鋼絲網(wǎng)浸入步驟I)制備的涂料中，使釩鐵粉粘在鋼絲網(wǎng)的鋼絲上，取出后烘干備用；3)將步驟2)涂有涂料的鋼絲網(wǎng)放在鑄型型壁處，將鋼絲網(wǎng)固定在鑄型型壁，鋼絲網(wǎng)距離鑄型型壁保持4-6mm ；4)熔化基體金屬，將熔化后基體金屬液澆入鑄型內(nèi)，鑄型內(nèi)的涂料和鋼絲網(wǎng)在高溫金屬液體作用下熔化并擴(kuò)散，在鑄件表面形成10-20 mm厚度的含釩鉻的合金以及釩的碳化物和鉻的碳化物的復(fù)合材料層。上述的表面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，步驟I)釩鐵合金粒徑為5-20 μ m。上述的表面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，步驟2)所述的不銹鋼鋼絲網(wǎng)直徑為1. 0-1. 6m、孔徑為4-11mm。
上述的面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，步驟3)采用鐵釘和墊圈將鋼絲網(wǎng)固定在鑄型型壁。上述的表面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，所述的基體金屬為低合金鋼5CrNiMo0與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制造的鑄件，I、表面層15-20mm厚度內(nèi)含有釩、鉻元素和體積比為9-11%的釩和鉻的復(fù)合碳化物顆粒，鑄件的內(nèi)部為原始基體組織。釩、鉻元素的存在和較多釩、鉻的碳化物顆粒使鑄件表面產(chǎn)生好的耐蝕性和耐磨性，內(nèi)部組織保持原有材料的化學(xué)成分不變是為了防止鑄件成本增加和獲得足夠的韌性；2、鑄件表面是原基體組織，外觀質(zhì)量不受影響，產(chǎn)品可以快速大量生產(chǎn)，該材料用于需要耐磨耐蝕的鑄件；3、該發(fā)明是采用較少的合金，通過在鑄型內(nèi)安裝合金擴(kuò)散源的方法，在鑄件表面某一需要的耐磨耐蝕部位產(chǎn)生所需要的合金組織?？尚行詮?qiáng)，可以大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)生的合金組織厚度大，新的表面合金組織通過鑄造的工藝完成；4、本發(fā)明是使鑄件表面產(chǎn)生新的合金層，使鑄件同時(shí)具有耐磨性和耐蝕性，比起整體材料都提高化學(xué)成分含量，可以在獲得同樣耐磨耐蝕性的狀態(tài)下，明顯降低鑄件生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，任何人在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)所做的有限次的修改，仍在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。實(shí)施I本發(fā)明的復(fù)合耐磨材料，是在合金鋼的基體上根據(jù)需要在某一部位的表層10-20mm范圍獲得所需要的釩原子含量和鉻原子含量，并且分布著一定數(shù)量的釩和鉻的碳化物，該表層的合金性能在耐磨性和耐蝕性方面比鑄件內(nèi)部提高，其具體制作方法為選購(gòu)不銹鋼網(wǎng)，材質(zhì)牌號(hào)304。鋼絲直徑1. 37mm,網(wǎng)孔直徑7. 09mm，將不銹鋼網(wǎng)裁減成需要的尺寸。涂料配制將釩鐵塊人工破碎成2-3_粒度大小，放入球磨機(jī)的陶瓷罐內(nèi)，加入等體積量的陶瓷球，啟動(dòng)球磨機(jī)，加工時(shí)間8小時(shí),制成I凡鐵粉。將重量比為9-11 1 1的I凡鐵粉、水玻璃粘結(jié)劑、水混合后充分?jǐn)嚢柚瞥赏苛?。將裁減后的鋼絲網(wǎng)浸入釩鐵涂料中，取出鋼絲網(wǎng)干燥，重復(fù)該過程一次。將表面涂附有釩鐵涂料的不銹鋼絲網(wǎng)放入預(yù)先制作好的鑄型型腔內(nèi)，用鐵釘和墊圈將不銹鋼絲網(wǎng)固定在鑄型型壁附近，不銹鋼絲網(wǎng)與鑄型型壁的距離為5mm，該距離有利于金屬液體在鑄型型壁處的完整性，保證鑄件表面質(zhì)量。熔化基體金屬，基體金屬牌號(hào)是5CrNiMo。澆注成型用熔化后液體基體金屬澆入鑄型，由于液體對(duì)鑄型空腔充型,并通過鋼絲網(wǎng)網(wǎng)孔充滿鑄型，然后鋼絲上的釩鐵涂層和鋼絲被熔化，在液體中形成釩、鉻原子的濃度差，釩、鉻原子向濃度低的液體中擴(kuò)散并伴隨著釩的碳化物和鉻的碳化物生成，隨著金屬液體逐漸降溫，擴(kuò)散能力和冶金反應(yīng)停止，逐漸凝固后，鑄件的表面層10-20 _厚度內(nèi)的釩、鉻成分濃度高于鑄件其它區(qū)域，并且分布有體積比10%的釩和鉻的碳化物。上述產(chǎn)物在鑄造狀態(tài)就可以得到。對(duì)表面已經(jīng)生成合金層的鑄件的熱處理工藝為預(yù)處理工藝，先加熱至710°C，保溫I小時(shí)再繼續(xù)加熱到1050°C，保溫5小時(shí)，隨爐緩冷至880°C，出爐空冷。淬火回火工藝，920°C保溫15分鐘，水淬，220°C回火35分鐘。淬火回火工序是消除鑄件的應(yīng)力，細(xì)化組織，增加鑄件的硬度。經(jīng)過淬火回火工藝處理得到的鑄件，表面硬度為68HRC，距離表面20mm處組織的硬度為56HRC。當(dāng)本發(fā)明用于制造機(jī)械耐磨部件時(shí)，部件工作時(shí)，鑄件表面的合金層發(fā)揮耐磨耐蝕的作用，在部件磨損量達(dá)到Imm部件就不能使用，因此基體合金不與工作對(duì)象接觸，承擔(dān)磨損的全部是鑄件表面的合金層區(qū)域，鑄件的使用壽命大大提高。
權(quán)利要求
1.一種表面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，其特征在于，依次包括下述步驟I)將釩鐵合金、水玻璃粘結(jié)劑和水按質(zhì)量比9-11 I I混合制成涂料；2)將鋼絲網(wǎng)浸入步驟I)制備的涂料中，使釩鐵粉粘在鋼絲網(wǎng)的鋼絲上，取出后烘干備用；3)將步驟2)涂有涂料的鋼絲網(wǎng)放在鑄型型壁處，將鋼絲網(wǎng)固定在鑄型型壁，鋼絲網(wǎng)距離鑄型型壁保持4-6mm ；4)熔化基體金屬，將熔化后基體金屬液澆入鑄型內(nèi)，鑄型內(nèi)的涂料和鋼絲網(wǎng)在高溫金屬液體作用下熔化并擴(kuò)散，在鑄件表面形成10-20 mm厚度的含釩鉻的合金以及釩的碳化物和鉻的碳化物的鍍層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，其特征在于，步驟I)釩鐵合金粒徑為5-20 u m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，其特征在于，步驟2)所述的不銹鋼鋼絲網(wǎng)直徑為I. 0-1. 6mm、孔徑為
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，其特征在于，步驟3)采用鐵釘和墊圈將鋼絲網(wǎng)固定在鑄型型壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，其特征在于，步驟I)所述的釩鐵合金牌號(hào)為FeV50。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，其特征在于，所述的基體金屬為低合金鋼5CrNiMo。
全文摘要
本發(fā)明公開一種表面具有耐磨性和耐蝕性鑄件的制造方法，旨在提供一種在同樣耐磨耐蝕性的狀態(tài)下，能明顯降低鑄件生產(chǎn)成本鑄件的制造方法；其技術(shù)要點(diǎn)是該制造方法包括下述步驟1)將釩鐵合金、水玻璃粘結(jié)劑和水按質(zhì)量比9-1111制成涂料；2)將鋼絲網(wǎng)浸入步驟1)制備的涂料中； 3)將步驟2)涂有涂料的鋼絲網(wǎng)放在鑄型型壁處，將鋼絲網(wǎng)固定在鑄型型壁，鋼絲網(wǎng)距離鑄型型壁保持4-6mm；4)熔化基體金屬，將熔化后基體金屬液澆入鑄型內(nèi)，鑄型內(nèi)的涂料和鋼絲網(wǎng)在高溫金屬液體作用下熔化并擴(kuò)散，在鑄件表面形成10-20 mm厚度的含釩鉻的合金以及釩的碳化物和鉻的碳化物的鍍層；屬于鑄件制造技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B22D19/14GK102974804SQ20121052578
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者曾輝, 余世浩, 尉雪萍, 陳志雄 申請(qǐng)人:嘉應(yīng)學(xué)院