專利名稱：一種耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料領域，涉及一種耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料及其制備方法。
背景技術：
在金屬材料領域中，耐磨耐蝕鑄鐵作為低成本耐磨耐蝕材料一直受到普遍重視。張山綱等在鑄造技術2003年第2期研究了低合金抗磨麻口鑄鐵的設計與制備。 試驗材料的主要化學成分叫為2. 5% 3. 5% C ；1. 0% 2. 0% Si ；0. 5% 1 .5% Mn ；0. 5% -2. 0% (Ni+Cu)；小于1. 0% Cr、Mo。但是麻口鐵主要由滲碳體組成， 滲碳體雖硬但脆。材料的韌性低。不利于材料耐磨耐蝕性能的提高。CN201010150314. 1號申請公開一種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵，它包括Fe、Cr、Ni、 Mo、Cu、Si、Mn、C、S、P及微量元素Nb、V、Zr、N和Re，在電爐中熔煉而成；其合金成份(按重 量百分比)組成:Cr :0. 50 18. 80,Ni 0. 10 21. 50,Mo 0. 15 3. 80,Cu 0. 20 3. 50、 Si 2. 50 18. 50,Mn :0. 60 1. 20,C :0. 80 3. 20,S :0. 02 0. 15,P :0. 10 0. 20,Re 0. 50 3. 20、Nb、V、Zr、N 適量、Fe 余量。該鑄鐵含有大量的脆性化合物，材料的韌性和抗拉強度都受到了很大的限制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述技術缺陷，提供一種耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料，該材料 具有良好的性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料的制備方法，該制備方法工 藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的一種耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料，該材料以麻口鑄鐵為基體，在基體中分布著由鐵絲形成 的金屬絲團，所用鐵絲直徑為l_2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，鐵絲占材料的體積百分 比為5-40% ；麻口鑄鐵基體的化學成分的重量百分含量C為2. 3% 2. 8%，Si為2. 2% 2. 4%, Mn 為 0. 2-0. 4%, Y 為 0. 5-1. 2%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余為 Fe ；鐵絲的化學成分的重量百分含量為C為0. 08-0. 10%, Si為0. 25% 0. 35%, Mn為 0. 35-0. 4%, P<0. 02%, S <0.025%,其余為 Fe?；w中還分布有少量Ni3C、Ni3Si、Cr3Si和Cr23C6顆粒。一種耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟 鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲的準備取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C為0. 08-0. 10%, Si為 0. 25% 0. 35%, Mn 為 0. 35-0. 4%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為 Fe 的鐵絲，按常規(guī)方 法在一半鐵絲表面鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鎳；分別形成鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲，鍍層的厚度 為100-500 μ m，控制鐵絲占材料的體積百分比為5-40% ；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙3絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的 松緊程度由鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄 型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；麻口鑄鐵材料基體的準備按重量百分含量C為2. 3% 2. 8%，Si為2. 2% 2. 4%, Mn 為0.2-0.4 Y為0.5-1. 2 P<0. 08%, S <0. 2596，其余為！^的麻口鑄鐵原料進行配料； 麻口鑄鐵原料在感應電爐中熔化，形成液態(tài)鐵水，熔化溫度為1460-1490°C ；將上述麻口鑄鐵鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態(tài)鐵水將鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲 包圍，然后冷卻凝固，形成以麻口鑄鐵為基的其中分布有金屬絲團的材料。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術的有益效果如下1、本發(fā)明的麻口鐵含有大量的滲碳體，因此硬度高，具有很好的耐磨耐蝕性能。2、材料中鐵絲自身具有相當?shù)膹姸群洼^高的韌性。鐵絲和麻口鐵的基體都是鐵。因此 鐵絲和麻口鐵很容易結合起來，形成很好的冶金結合。這樣，鐵絲分布在脆性麻口鐵中，對 材料具有很好的增強增韌作用。3、當鐵水進入鑄型型腔與鐵絲接觸，鐵絲表面的Ni和Cr熔于鐵水，鐵水中的C、 Si和鐵絲表面的Ni和Cr反應形成Ni3Si、Cr3Si、Ni3C和Cr23C6，促進鐵水中的C以碳化 物的形式析出，分布于基體中，這些反應物比滲碳體硬度更高。形成的這種特殊化合物進一 步提高了材料的耐磨耐蝕性。4、Y對麻口鐵的組織具有顯著細化的作用，對于麻口鐵的增韌有重要的作用。另 外C和Y也會形成C和Y化合物Y2C，分布于基體中也有助于材料耐磨耐蝕性的提高。本 發(fā)明材料中P、S為中的雜質(zhì)，控制在允許的范圍。5、本發(fā)明材料不用貴重元素，主要合金元素又鐵絲帶入，鐵絲材料成本低，制備工 藝簡便，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)的合金材料性能好，而且非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的材料性能見表1。
圖1為本發(fā)明實施例一制得的鐵絲增強含釔耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料的金相組織。圖1可以看到在麻口鑄鐵與鐵絲結合良好。
具體實施例方式以下各實施例僅用作對本發(fā)明的解釋說明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。以下鐵絲均為市購，鍍層自制。實施例一鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲的準備取成分重量百分含量C為0. 08%, Si為0. 25%, Mn為 0. 35%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為！^的鐵絲，鐵絲直徑為1mm?？刂畦F絲占材料的體積 百分比為5%。按常規(guī)方法在一半鐵絲表面鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鎳；分別形成鍍鉻鐵絲和鍍 鎳鐵絲，兩者長度相當，鍍層的厚度均為ΙΟΟμπι;按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙 絲金屬絲團(兩根絲同時成形，形成雙絲金屬絲團，成型可按洗碗用的清潔球或稱鋼絲球的4方法)，金屬絲團直徑為15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的松緊程度 由鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄型的上型 蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；麻口鑄鐵材料基體的準備按重量百分含量C為2. 3%，Si為2. 2%, Mn為0. 2%, Y為 0. 5%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為!^e的麻口鑄鐵原料進行配料；麻口鑄鐵原料在感應電 爐中熔化，熔化溫度為1465-1475°C ；將上述麻口鑄鐵鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態(tài)鐵水將鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲 包圍，然后冷卻凝固，形成以麻口鑄鐵為基的其中分布有金屬絲團的材料。實施例二麻口鑄鐵材料基體成分按重量百分含量c為2. 8%，Si為2. 4%, Mn為0. 4%, Y為1. 2%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為！^進行配料。鐵絲成分的重量百分含量C為0. 10%, Si為0. 35%, Mn為0. 4%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為2mm?？刂畦F絲占材料的體積百分比為40%。按常規(guī)方法取上述一半鐵絲表面分別鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷，分別形成鍍鉻 鐵絲和鍍鈷鐵絲，二者長度相當；鍍層的厚度均為500微米。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作 帶鍍層的兩種金屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為15cm。本發(fā)明的制備過程同實施例一。實施例三麻口鑄鐵材料基體成分按重量百分含量C為2. 5%，Si為2. 3%, Mn為0. 3%, Y為0. 9%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為！^進行配料。鐵絲成分的重量百分含量C為0. 09%, Si為0. 29%, Mn為0. 38%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為1.2mm。控制鐵絲占材料的體積百分比為30%。按常規(guī)方法取上述一半鐵絲表面分別鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷，分別形成鍍鉻 鐵絲和鍍鈷鐵絲，二種鍍層鐵絲長度相當；鍍層的厚度均為300微米。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī) 方法制作帶鍍層的兩種金屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為12cm。本發(fā)明的制備過程同實施例一。對比實施例四原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例麻口鑄鐵材料基體成分按重量百分含量C為2. 2%，Si為2. 1%, Mn為0. 18%, Y為 0. 4%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余為 Fe 進行配料。鐵絲成分的重量百分含量C為0. 07%, Si為0. 20%, Mn為0. 30%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。鐵絲直徑為0.8mm?？刂畦F絲占材料的體積百分比為4%。鐵絲不鍍鎳，也不鍍鉻。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作雙絲(二股鐵絲)金屬絲團， 金屬絲團直徑為15cm。本發(fā)明的制備過程同實施例一。對比實施例五原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實例麻口鑄鐵材料基體成分按重量百分含量C為3%，Si為2. 5%, Mn為0. 5%, Y為2%， P<0. 08%, S <0. 25%,其余為！^進行配料。鐵絲成分的重量百分含量:C為 0. 2，Si 為 0. 4%, Mn 為 0. 5%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%, 其余為狗。鐵絲直徑為3mm。鐵絲占材料的體積百分比為45%。
按常規(guī)方法取上述一半鐵絲表面分別鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷，分別形成鍍鉻 鐵絲和鍍鈷鐵絲；鍍層的厚度均為600微米。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法制作兩種帶鍍層金 屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10cm。本發(fā)明的制備過程同實施例一。、 表權利要求
1.一種耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料，該材料以麻口鑄鐵為基體，在基體中分布著由鐵絲形 成的金屬絲團，所用鐵絲直徑為l-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，鐵絲占材料的體積百 分比為5-40% ；麻口鑄鐵基體的化學成分的重量百分含量C為2. 3% 2. 8%，Si為2. 2% 2. 4%, Mn 為 0. 2-0. 4%, Y 為 0. 5-1. 2%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余為 Fe ；鐵絲的化學成分的重量百分含量為C為0. 08-0. 10%, Si為0. 25% 0. 35%, Mn為 0. 35-0. 4%, P<0. 02%, S <0.025%,其余為 Fe。
2.根據(jù)權利要求1所述的耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料，其特征在于所述基體中還分布有 少量 Ni3C、Ni3Si、Cr3Si 和 Cr23C6 顆粒。
3.一種耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲的準備取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C為0. 08-0. 10%, Si 為 0. 25% 0. 35%, Mn 為 0. 35-0. 4%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為 Fe 的鐵絲，按常規(guī)方 法在一半鐵絲表面鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鎳；分別形成鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲，鍍層的厚度 為100-500 μ m，控制鐵絲占材料的體積百分比為5-40% ；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲各取一根絲形成球狀的混合雙 絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的 松緊程度由鐵絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；布置完畢后，將鑄 型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；麻口鑄鐵材料基體的準備按重量百分含量C為2. 3% 2. 8%，Si為2. 2% 2. 4%, Mn 為0.2-0.4%，Y為0.5-1. , P<0. 08%, S <0. 2596，其余為！^的麻口鑄鐵原料進行配料; 麻口鑄鐵原料在感應電爐中熔化，形成液態(tài)鐵水，熔化溫度為1460-1490°C ；將上述麻口鑄鐵鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態(tài)鐵水將鍍鉻鐵絲和鍍鎳鐵絲 包圍，然后冷卻凝固，形成以麻口鑄鐵為基的其中分布有金屬絲團的材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐磨耐蝕麻口鑄鐵材料及制備方法，該材料具有良好的性能。其制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該材料以麻口鑄鐵為基體，在基體中分布著由鐵絲形成的金屬絲團，所用鐵絲直徑為1-2mm，金屬絲團的直徑為10-15cm，鐵絲占材料的體積百分比為5-40%。
文檔編號C22C47/02GK102051547SQ20111000746
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權日2011年1月14日
發(fā)明者朱文亞, 王玲, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學