專(zhuān)利名稱(chēng)：稀土硼多元合金耐磨鑄鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐磨鑄鐵，特別是一種稀土硼多元合金耐磨鑄鐵。
目前，我國(guó)機(jī)械制造、礦山和水泥等行業(yè)每年消耗的金屬耐磨材料超過(guò)百萬(wàn)噸。其中磨球的消耗量每年就有幾十萬(wàn)噸，其材質(zhì)為錳系鑄鐵、鍛鋼及鉻系鑄鐵，前兩種磨球耐磨性差，鉻系鑄鐵球在水泥行業(yè)使用耐磨性好，但在研磨礦石方面效果不明顯，又由于我國(guó)鉻資源較缺，所以使其生產(chǎn)成本較高，從而限制了該產(chǎn)品在金屬礦山行業(yè)的推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好的耐磨性的耐磨鑄鐵。
本發(fā)明所提供的耐磨鑄鐵為稀土硼多元合金，其化學(xué)成分(重量%)為碳C3.00～3.70 硼B(yǎng)0.05～0.30鉬Mo0～0.50 銅Cu0～1.00錳Mn0.4～1.00 硅Si0.55～1.00磷P＜0.07 硫S＜0.07Re 0.01～0.05余量為鐵 Fe本發(fā)明充分利用了我國(guó)硼鐵礦貯量大，資源豐富的優(yōu)勢(shì)，使高爐冶煉分離的含硼生鐵得到合理有效利用，解決了含硼生鐵用途小的矛盾。而且使這種耐磨鑄鐵生產(chǎn)成本低于鉻系耐磨鑄鐵和錳系耐磨鑄鐵。實(shí)驗(yàn)表明用該種耐磨鑄鐵澆鑄的磨球，在型號(hào)為φ2.7m×2.1m金礦球磨機(jī)中，工作1561小時(shí)，處理礦量18623噸，耐磨性比原來(lái)用錳系鑄鐵球提高43%。
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明主要化學(xué)成份的選擇依據(jù)及熔煉工藝。
化學(xué)成份選擇的依據(jù)是(1)碳C是碳化物形成元素，而在耐(抗)磨鑄鐵中，碳化物的組成、形態(tài)、分布及數(shù)量是決定其性能的關(guān)鍵因素。碳量過(guò)高碳化物數(shù)量過(guò)多，碳量過(guò)低、碳化物數(shù)量減少，對(duì)鑄鐵的耐磨性都有不利的影響。
(2)硼B(yǎng)在鑄鐵中是反石墨化元素，它在奧氏體中的最大固溶度是0.018%，其余硼與碳形成硼碳化合物。硼又能顯著提高金屬材料的淬透性，使鑄鐵出現(xiàn)馬氏體，隨含硼量增加，硼碳化物結(jié)構(gòu)將變復(fù)雜，數(shù)量也增加，其宏觀硬度和硼碳化物的顯微硬度也隨之提高。試驗(yàn)表明該鑄鐵中硼含量若低于0.05%，其耐磨性差，若高于0.30%時(shí)，該鑄鐵的韌性明顯降低，脆性增加。
(3)鉬Mo是顯著提高淬透性的元素，既可固溶于奧氏體，又可形成碳化物及復(fù)雜的多元碳化物。鉬分布在共晶碳化物和基體間，能細(xì)化碳化物和晶粒，加鉬能提高鑄鐵的綜合機(jī)械性能，根據(jù)應(yīng)用情況，鉬含量控制在0～0.50%。
(4)銅Cu在鐵素體中的作用與鎳相似，可以提高其淬透性、韌性和細(xì)化晶粒。根據(jù)應(yīng)用情況，銅量控制在0～1.0%。
(5)錳Mn既能形成碳化物，又能溶于基體，錳能穩(wěn)定珠光體，增加殘余奧氏體。錳含量應(yīng)控制在0.40～1.50%。
(6)硅Si在鑄鐵中是促進(jìn)石墨化元素，有減少白口的傾向。硅能影響鑄鐵的鑄造性能，硅能影響韌性，硅量高會(huì)導(dǎo)致脆性增加。硅含量控制在0.55～1.00%。
(7)磷、硫P和S是隨爐料或熔化過(guò)程中混入的有害雜質(zhì)，應(yīng)該越低越好。
(8)稀土Re在本發(fā)明中是作為變質(zhì)劑加入的，目的是凈化鐵液，使鑄鐵中連續(xù)網(wǎng)狀碳化物變?yōu)閿嗑W(wǎng)狀碳化物。Re過(guò)低則起不到變質(zhì)作用，過(guò)高又會(huì)生成稀土夾雜物，降低了鑄鐵的韌性。
本發(fā)明的工藝流程為配料-熔煉-出鐵液-加變質(zhì)劑-澆注。
配料的主要原料是含硼生鐵和廢鋼，如果沒(méi)有含硼生鐵，可以采用硼鐵合金或硼砂為加硼劑，并配以適當(dāng)?shù)臒掍撋F，但最好是采用含硼生鐵，這樣做既使含硼生鐵中的硼得到合理利用，又能降低耐磨鑄鐵的生產(chǎn)成本。其它原料如錳鐵、鉬鐵隨上述爐料同時(shí)入爐，銅則加在鐵液包底。
熔煉爐型采用2t/h二排大間距沖天爐(無(wú)前爐)，也可以用中頻或工頻感應(yīng)電爐，根據(jù)沖天爐的燒損情況，調(diào)整配料組成，控制風(fēng)量和焦耗量，要求鐵液出爐溫度＞1450℃。
變質(zhì)劑采用1號(hào)稀土硅鐵合金，其成分為稀土含量24～30%、硅含量30～40%，其余為鐵。稀土硅鐵合金的加入量以0.4～0.8%為宜。稀土硅鐵合金可以一次性加入鐵液包底，也可以分兩批加入，一部分加在(大)包底，而另一部分加在出鐵槽中，Re的最佳控制量在0.015～0.030%，鐵液經(jīng)攪拌后扒渣，分別澆入小澆注包待澆注。其澆注溫度為1340～1400℃。
按上述工藝操作，以其中一包鐵液為例，其化學(xué)成份為(重量%)C:3.38 Si:0.55 Mn:0.59 P:0.044S:0.059 B:0.068 Re:0.022用上述鐵液澆注金屬型試棒，其機(jī)械性能為HRC＝54 ak＝7.5J/cm2。
同樣按上述工藝操作，以另一包鐵液的為例，其化學(xué)成份為(重量%)C:3.28 Si:0.92 Mn:0.49 P:0.034S:0.050 B:0.056 Mo:0.20 Cu:0.55Re:0.034上述成份的金屬型試棒的機(jī)械性能為HRC＝52ak＝8.0J/cm權(quán)利要求
1.一種稀土硼多元合金耐磨鑄鐵，其特征在于該鑄鐵的化學(xué)成份為(重量%)C3.00～3.70 B0.05～0.30Mo0～0.50Cu0～1.00Mn0.40～1.50 Si0.55～1.00P＜0.07 S＜0.07Re0.01～0.05余量為Fe
2.如權(quán)利要求1所述的耐磨鑄鐵，其特征在于其化學(xué)成份為(重量%)C3.2～3.5 B0.06～0.20Mo0.20～0.40 Cu0.50～0.90Mn0.60～1.20 Si0.60～0.90P＜0.05 S＜0.05Re0.015～0.030余量為 Fe
3.如權(quán)利要求1、2所述的耐磨鑄鐵，其特征在于加硼劑為含硼生鐵或硼鐵合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐磨鑄鐵，特別是一種稀土硼多元合金耐磨鑄鐵。其化學(xué)成分(重量％)為C3.00～3.70，B0.05～0.30，Mn0.40～1.50，Si0.55～1.00，Mo0～0.50，Cu0～1.00，P＜0.07，S＜0.07，Re0.01～0.05，余量為Fe。
文檔編號(hào)C01F17/00GK1083540SQ9311110
公開(kāi)日1994年3月9日 申請(qǐng)日期1993年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月6日
發(fā)明者何獎(jiǎng)愛(ài), 王玉瑋 申請(qǐng)人:東北大學(xué)