本發(fā)明涉及機(jī)械配件材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
鉻系抗磨鑄鐵起源于二十世紀(jì)初期，但其廣泛應(yīng)用卻始于二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外鑄造工作者對(duì)鉻在鑄鐵中的作用進(jìn)行了大量的研究，使鉻系抗磨鑄鐵的性能不斷提高，生產(chǎn)工藝逐漸簡(jiǎn)化。我國(guó)鉻系抗磨鑄鐵的研究與應(yīng)用經(jīng)歷了由低鉻鑄鐵到高鉻鑄鐵的歷史發(fā)展階段，其中，高鉻鑄鐵材料是在20世紀(jì)70年代后期飛速發(fā)展起來(lái)的。高鉻鑄鐵是一種優(yōu)良的抗磨材料，在礦山、建材、冶金、火力發(fā)電等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，己逐步取代一些傳統(tǒng)的抗磨鍛鋼，如中錳球鐵、抗磨鍛鋼和低合金鋼等。
但是，由于單一鉻合金鑄鐵的淬透性和韌性不足，導(dǎo)致鑄件心部抗磨能力差或發(fā)生早期斷裂。因此，傳統(tǒng)的方法是在單一的鉻合金鑄鐵中加入鉬、鎢、鈮、鎳等貴金屬元素，以提高材料的淬透性和淬硬性。但是由于這些貴金屬屬于稀缺資源，且在材料中大量使用會(huì)增加生產(chǎn)成本，因此貴金屬的添加制約了鑄鐵材料的發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料及其生產(chǎn)工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料，由以下按照重量百分比的原料組成：C 3.0-3.2%、Si 0.2-0.5%、Mo 0.3-0.6%、Mn 0.5-0.8%、Cr 19-21%、W 0.5-0.8%、V 0.1-0.2%、Ti 0.1-0.2%、Zr 0.2-0.5%、Cu 0.3-0.6%、S≤0.02%、P≤0.02%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：由以下按照重量百分比的原料組成：C 3.02-3.17%、Si 0.3-0.4%、Mo 0.4-0.5%、Mn 0.6-0.7%、Cr 19.5-20.8%、W 0.6-0.7%、V 0.13-0.17%、Ti 0.12-0.16%、Zr 0.3-0.4%、Cu 0.4-0.5%、S≤0.02%、P≤0.02%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：由以下按照重量百分比的原料組成：C 3.11%、Si 0.37%、Mo 0.45%、Mn 0.63%、Cr 19.7%、W 0.65%、V 0.16%、Ti 0.14%、Zr 0.35%、Cu 0.43%、S 0.02%、P 0.02%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料的生產(chǎn)工藝，步驟如下：
1）按照配方量稱取除金屬鋯粉外的其他原料，加入至中頻真空感應(yīng)爐中，熔化后獲得鐵液；
2）將鐵液升溫至1420-1430℃，加入配方量的金屬鋯粉；
3）以包內(nèi)沖入法加入鐵液質(zhì)量0.6-0.8%的鎳鎂合金球化劑，對(duì)鐵液進(jìn)行球化處理，球化溫度為1450-1480℃；
4）以隨流孕育的方式加入鐵液質(zhì)量0.2-0.3%的硅鐵孕育劑，對(duì)鐵液進(jìn)行孕育化處理；
5）球化、孕育處理完畢后，扒渣2-3次，保證鐵液溫度在1350-1370℃澆鑄完畢，鑄件保溫6-8小時(shí)后開(kāi)箱清理打磨；
6）將打磨后的鑄件放入淬火液中淬火處理1-2min；
7）將淬火處理后的鑄件升溫至930-950℃，保溫5-8h，進(jìn)行退火處理，然后出爐空冷至200-230℃，再升溫至700-720℃進(jìn)行回火處理，保溫1-2h，出爐空冷至室溫。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟6）中所述淬火液由以下按照重量份的原料組成：氫氧化鈉6份、氯化鋅5份、氯化鈉8份、磺化蓖麻油0.07份、三乙醇胺0.04份、肥皂0.08份、防腐劑0.2份、防銹劑0.7份、潤(rùn)滑劑0.6份、殺菌劑1份、水83份。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明在鑄鐵中加入Si、Cr、Mn等元素，在脫氧的同時(shí)強(qiáng)化了材料基體。
2、本發(fā)明在鑄鐵內(nèi)加入Zr、Mo、W、V、Ti、Cu等元素，通過(guò)這些元素的復(fù)合使用，增強(qiáng)了奧氏體的穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒，提高了碳化物的高溫穩(wěn)定性和紅硬性，使本發(fā)明的鑄鐵材料的硬度進(jìn)一步提高，耐磨性也相應(yīng)提高。
3、本發(fā)明通過(guò)采用特制的淬火液，對(duì)鑄鐵材料進(jìn)行淬火處理，在獲得高硬度的同時(shí)具有高沖擊韌性。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
實(shí)施例1
一種用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料，由以下按照重量百分比的原料組成：C 3.0%、Si 0.2%、Mo 0.3%、Mn 0.5%、Cr 19%、W 0.5%、V 0.1%、Ti 0.1%、Zr 0.2%、Cu 0.3%、S 0.01%、P 0.01%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料的生產(chǎn)工藝，步驟如下：
1）按照配方量稱取除金屬鋯粉外的其他原料，加入至中頻真空感應(yīng)爐中，熔化后獲得鐵液；
2）將鐵液升溫至1420℃，加入配方量的金屬鋯粉；
3）以包內(nèi)沖入法加入鐵液質(zhì)量0.6%的鎳鎂合金球化劑，對(duì)鐵液進(jìn)行球化處理，球化溫度為1450℃；
4）以隨流孕育的方式加入鐵液質(zhì)量0.2%的硅鐵孕育劑，對(duì)鐵液進(jìn)行孕育化處理；
5）球化、孕育處理完畢后，扒渣2次，保證鐵液溫度在1350℃澆鑄完畢，鑄件保溫6小時(shí)后開(kāi)箱清理打磨；
6）將打磨后的鑄件放入淬火液中淬火處理1min，其中，所述淬火液由以下按照重量份的原料組成：氫氧化鈉6份、氯化鋅5份、氯化鈉8份、磺化蓖麻油0.07份、三乙醇胺0.04份、肥皂0.08份、防腐劑0.2份、防銹劑0.7份、潤(rùn)滑劑0.6份、殺菌劑1份、水83份；
7）將淬火處理后的鑄件升溫至930℃，保溫5h，進(jìn)行退火處理，然后出爐空冷至200℃，再升溫至700℃進(jìn)行回火處理，保溫1h，出爐空冷至室溫。
實(shí)施例2
一種用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料，由以下按照重量百分比的原料組成：C 3.06%、Si 0.3%、Mo 0.4%、Mn 0.52%、Cr 19.3%、W 0.8%、V 0.1%、Ti 0.15%、Zr 0.3%、Cu 0.4%、S 0.02%、P 0.01%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料的生產(chǎn)工藝，步驟如下：
1）按照配方量稱取除金屬鋯粉外的其他原料，加入至中頻真空感應(yīng)爐中，熔化后獲得鐵液；
2）將鐵液升溫至1424℃，加入配方量的金屬鋯粉；
3）以包內(nèi)沖入法加入鐵液質(zhì)量0.65%的鎳鎂合金球化劑，對(duì)鐵液進(jìn)行球化處理，球化溫度為1458℃；
4）以隨流孕育的方式加入鐵液質(zhì)量0.21%的硅鐵孕育劑，對(duì)鐵液進(jìn)行孕育化處理；
5）球化、孕育處理完畢后，扒渣2次，保證鐵液溫度在1360℃澆鑄完畢，鑄件保溫7小時(shí)后開(kāi)箱清理打磨；
6）將打磨后的鑄件放入淬火液中淬火處理1min，其中，所述淬火液由以下按照重量份的原料組成：氫氧化鈉6份、氯化鋅5份、氯化鈉8份、磺化蓖麻油0.07份、三乙醇胺0.04份、肥皂0.08份、防腐劑0.2份、防銹劑0.7份、潤(rùn)滑劑0.6份、殺菌劑1份、水83份；
7）將淬火處理后的鑄件升溫至935℃，保溫6h，進(jìn)行退火處理，然后出爐空冷至210℃，再升溫至708℃進(jìn)行回火處理，保溫1.5h，出爐空冷至室溫。
實(shí)施例3
一種用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料，由以下按照重量百分比的原料組成：C 3.11%、Si 0.37%、Mo 0.45%、Mn 0.63%、Cr 19.7%、W 0.65%、V 0.16%、Ti 0.14%、Zr 0.35%、Cu 0.43%、S 0.02%、P 0.02%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料的生產(chǎn)工藝，步驟如下：
1）按照配方量稱取除金屬鋯粉外的其他原料，加入至中頻真空感應(yīng)爐中，熔化后獲得鐵液；
2）將鐵液升溫至1425℃，加入配方量的金屬鋯粉；
3）以包內(nèi)沖入法加入鐵液質(zhì)量0.7%的鎳鎂合金球化劑，對(duì)鐵液進(jìn)行球化處理，球化溫度為1470℃；
4）以隨流孕育的方式加入鐵液質(zhì)量0.25%的硅鐵孕育劑，對(duì)鐵液進(jìn)行孕育化處理；
5）球化、孕育處理完畢后，扒渣3次，保證鐵液溫度在1360℃澆鑄完畢，鑄件保溫7小時(shí)后開(kāi)箱清理打磨；
6）將打磨后的鑄件放入淬火液中淬火處理2min，其中，所述淬火液由以下按照重量份的原料組成：氫氧化鈉6份、氯化鋅5份、氯化鈉8份、磺化蓖麻油0.07份、三乙醇胺0.04份、肥皂0.08份、防腐劑0.2份、防銹劑0.7份、潤(rùn)滑劑0.6份、殺菌劑1份、水83份；
7）將淬火處理后的鑄件升溫至940℃，保溫6h，進(jìn)行退火處理，然后出爐空冷至220℃，再升溫至710℃進(jìn)行回火處理，保溫1.5h，出爐空冷至室溫。
實(shí)施例4
一種用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料，由以下按照重量百分比的原料組成：C 3.15%、Si 0.4%、Mo 0.6%、Mn 0.7%、Cr 20%、W 0.6%、V 0.1%、Ti 0.2%、Zr 0.4%、Cu 0.5%、S 0.01%、P 0.01%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料的生產(chǎn)工藝，步驟如下：
1）按照配方量稱取除金屬鋯粉外的其他原料，加入至中頻真空感應(yīng)爐中，熔化后獲得鐵液；
2）將鐵液升溫至1428℃，加入配方量的金屬鋯粉；
3）以包內(nèi)沖入法加入鐵液質(zhì)量0.75%的鎳鎂合金球化劑，對(duì)鐵液進(jìn)行球化處理，球化溫度為1470℃；
4）以隨流孕育的方式加入鐵液質(zhì)量0.26%的硅鐵孕育劑，對(duì)鐵液進(jìn)行孕育化處理；
5）球化、孕育處理完畢后，扒渣3次，保證鐵液溫度在1368℃澆鑄完畢，鑄件保溫7.5小時(shí)后開(kāi)箱清理打磨；
6）將打磨后的鑄件放入淬火液中淬火處理2min，其中，所述淬火液由以下按照重量份的原料組成：氫氧化鈉6份、氯化鋅5份、氯化鈉8份、磺化蓖麻油0.07份、三乙醇胺0.04份、肥皂0.08份、防腐劑0.2份、防銹劑0.7份、潤(rùn)滑劑0.6份、殺菌劑1份、水83份；
7）將淬火處理后的鑄件升溫至945℃，保溫7h，進(jìn)行退火處理，然后出爐空冷至220℃，再升溫至715℃進(jìn)行回火處理，保溫2h，出爐空冷至室溫。
實(shí)施例5
一種用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料，由以下按照重量百分比的原料組成：C 3.2%、Si 0.5%、Mo 0.6%、Mn 0.8%、Cr 21%、W 0.8%、V 0.2%、Ti 0.2%、Zr 0.5%、Cu 0.6%、S 0.02%、P 0.02%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述用于機(jī)械配件的高韌性鑄鐵材料的生產(chǎn)工藝，步驟如下：
1）按照配方量稱取除金屬鋯粉外的其他原料，加入至中頻真空感應(yīng)爐中，熔化后獲得鐵液；
2）將鐵液升溫至1430℃，加入配方量的金屬鋯粉；
3）以包內(nèi)沖入法加入鐵液質(zhì)量0.8%的鎳鎂合金球化劑，對(duì)鐵液進(jìn)行球化處理，球化溫度為1480℃；
4）以隨流孕育的方式加入鐵液質(zhì)量0.3%的硅鐵孕育劑，對(duì)鐵液進(jìn)行孕育化處理；
5）球化、孕育處理完畢后，扒渣3次，保證鐵液溫度在1370℃澆鑄完畢，鑄件保溫8小時(shí)后開(kāi)箱清理打磨；
6）將打磨后的鑄件放入淬火液中淬火處理2min，其中，所述淬火液由以下按照重量份的原料組成：氫氧化鈉6份、氯化鋅5份、氯化鈉8份、磺化蓖麻油0.07份、三乙醇胺0.04份、肥皂0.08份、防腐劑0.2份、防銹劑0.7份、潤(rùn)滑劑0.6份、殺菌劑1份、水83份；
7）將淬火處理后的鑄件升溫至950℃，保溫8h，進(jìn)行退火處理，然后出爐空冷至230℃，再升溫至720℃進(jìn)行回火處理，保溫2h，出爐空冷至室溫。
本發(fā)明在鑄鐵中加入Si、Cr、Mn等元素，在脫氧的同時(shí)強(qiáng)化了材料基體。本發(fā)明在鑄鐵內(nèi)加入Zr、Mo、W、V、Ti、Cu等元素，通過(guò)這些元素的復(fù)合使用，增強(qiáng)了奧氏體的穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒，提高了碳化物的高溫穩(wěn)定性和紅硬性，使本發(fā)明的鑄鐵材料的硬度進(jìn)一步提高，耐磨性也相應(yīng)提高。本發(fā)明通過(guò)采用特制的淬火液，對(duì)鑄鐵材料進(jìn)行淬火處理，在獲得高硬度的同時(shí)具有高沖擊韌性。
上面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。