專利名稱：一種低碳高鉻鑄鐵耐磨材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于冶金機(jī)械，特別是軋鋼機(jī)械耐磨工藝件-矯直輥，軋輥用低碳高鉻鑄鐵新材料。
矯直輥是鋼材生產(chǎn)不可缺少的耐磨工藝備件，其表面加工成一定的孔型，在矯直鋼材時，孔型表面與鋼材直接接觸，在壓力的作用下，承受滾動和滑動摩擦，磨損嚴(yán)重。目前，我國型鋼和鋼管矯直輥選用的材料一般為三種1、冷硬鑄鐵2、鍛鋼，如45＃，9CrSi，9Cr2，9Cr2MoV等3、合金鑄鋼使用上述材質(zhì)的局限和不足是冷硬鑄鐵矯直輥耐磨性差，同時因其高硬度白口層厚度有限，當(dāng)這層白口層加工掉或磨掉后硬度就大大降低，一般只能修復(fù)1-2次，有的甚至使用一次便報(bào)廢，所以使用壽命低，而且由于白口層無法焊接，給鑄造及修復(fù)帶來困難。合金鍛鋼矯直輥生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本高，淬火硬度不易均勻且不易保證一定的深度，同時很難焊接，故常常造成廢品，修復(fù)再用也很困難，當(dāng)淬火層磨掉后，耐磨性下降，影響壽命;合金鑄鋼矯直輥情況與合金鍛鋼矯直輥基本相同。
軋輥的情況與矯直輥基本相似。
由于上述原因，造成目前我國軋鋼工藝備件，如矯直輥、軋輥等壽命低，更換頻繁，消耗量大，嚴(yán)重影響軋機(jī)作業(yè)率，也增加了工人勞動強(qiáng)度。
本發(fā)明的目的就是要解決上述問題，特別是為軋鋼耐磨工藝件如矯直輥、軋輥等提供一種適用的新材料，這種材料應(yīng)具備良好的綜合性能，即同時具備高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，可加工性和可焊性。
高鉻鑄鐵是一種成分范圍較寬的高合金白口鐵，實(shí)踐證明，一般牌號的高鉻鑄鐵不能滿足需要，必須設(shè)計(jì)一種新成分的高鉻鑄鐵來達(dá)到本發(fā)明的目的。
通過大量試驗(yàn)和試用，我們確定了低碳高鉻鑄鐵的成分為C 1.6-2.2%、Cr 16-21%、Mo 1-2%、Ni 0.5-2%、Cu 0.8-1.2%、Mn 0.6-0.9%、Si 0.4-0.9%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
碳是最基本，最重要的元素，其含量多少直接影響到高鉻鑄鐵的金相組織，從而決定了材料的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性能和焊接性能。提高含碳量可提高材料的硬度和強(qiáng)度，從而提高材料的耐磨性能，但是含碳量太高韌性大大降低，引起材料脆化，同時影響焊接性能，當(dāng)含碳量大于2.2%時，焊接性能就會逐漸變壞。綜合考慮新材料的要求以低碳為佳。
鉻是最主要的合金化元素，在決定材料的組織和性能方面起關(guān)鍵作用。為了保證有足夠數(shù)量的耐磨的(Cr、Fe)7C3型碳化物，必須控制鉻的含量，當(dāng)鉻低于12%時，導(dǎo)致滲碳體碳化物的形成，降低耐磨性;若鉻含量高于30%，則基體變成鐵素體，其耐蝕性較好，但耐磨性差，同時考慮Cr/c比，將含Cr量確定為16-21%。
鎳、鉬、銅是通過強(qiáng)化基體來改善材料的綜合性能，特別是強(qiáng)度和韌性。強(qiáng)化基體后，使高硬度的碳化物鑲嵌在高強(qiáng)度的基體上，從而提高材料的耐磨性。但是鉬含量大于2%時會增加材料裂紋敏感性，銅含量大于1.2%，鎳含量大于2%時，會降低基體的硬度，所以將鉬含量確定為1-2%;鎳含量確定為0.5-2%;銅含量確定為0.3-1.2%。
本發(fā)明可采用整體鑄造、鑲嵌復(fù)合鑄造，離心鑄造等方法制成軋鋼機(jī)械用耐磨工藝件，如矯直輥、軋輥等，且可用常規(guī)方法對鑄造缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)或?qū)⒈景l(fā)明與其它可焊材料如20＃、45＃、40Cr等鋼材焊接成一體。
本發(fā)明為鑄態(tài)機(jī)加工，鑄態(tài)使用，其鑄態(tài)性能為σb＝500-600MPa、σbb＝600-800MPa、αk＝12-20J/cm2HRC＝50-60下面以實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的高鉻鑄鐵的性能和效果。
實(shí)施例1本發(fā)明的試樣已制成角鋼矯直輥在濟(jì)南鋼鐵總廠試用，矯直3＃-5＃角鋼比低鉻鉬冷硬鑄鐵矯直輥提高壽命52倍。其成分和性能為C 2.1%、Cr 20.5%、Mo 1.8%、Ni 1.5%、Cu 0.95%、Mn 0.8%、Si 0.6%、σb＝589MPa、σbb＝780MPa、αk＝14J/cm2;HRc＝55實(shí)施例2本發(fā)明試樣已制成角鋼矯直輥，在煙臺鋼廠、天津軋鋼三廠試用，矯直3＃-4＃角鋼一次性使用壽命比冷硬鑄鐵矯直輥提高壽命10倍。其成分和性能為C 1.7%、Cr 18.2%、Mo 1.2%、Ni 1.0%、Cu 1.0%、Mn 0.85%、Si 0.64%、σb＝512MPa、σbb＝620MPa、αk＝18J/cm2、HRc＝50。其中天津軋鋼三廠使用的部分矯直輥工作面有鑄造缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)，在使用中并沒有脫落，沒有影響使用壽命。
實(shí)施例3本發(fā)明的試樣已制成鋼管矯直輥，在張店鋼廠試用，矯直焊管，使用壽命是45＃鍛鋼矯直輥的10倍，是QT60-2球墨鑄鐵矯直輥的20倍;在寶鋼集團(tuán)魯寶鋼管廠試用。矯直φ159×5-18無縫鋼管7萬多噸，比9Cr2MOV鍛鋼矯直輥提高壽命1倍并仍在裝機(jī)使用中，該套試樣工作面有部分鑄造缺陷經(jīng)焊補(bǔ)在使用中沒發(fā)生脫落現(xiàn)象，也沒影響使用壽命，其成分和性能為C 1.98%、Cr 18.6%、Mo 1.05%、Ni 1.0%、Cu 1.1%、Mn 0.75%、Si 0.5%、σb＝525MPa、σbb＝650MPa、αk＝16J/cm2、HRc＝53實(shí)施例4本發(fā)明的試樣已制成焊管機(jī)組用軋輥，比3Cr2W8V和GCr15鍛鋼軋輥提高壽命3倍，其成分和性能為C 2.2%、Cr 17%、Mo 1.5%、Ni 1%、Cu 0.90%、Mn 0.88%、Si 0.76%、σb＝598MPa、σbb＝778MPa、αk＝12J/cm2、HRc＝58。
通過上述實(shí)驗(yàn)和試用證明新材料具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，可加工性和可焊性等良好的綜合性能，是一種理想的耐磨材料，特別適合軋鋼機(jī)械用耐磨工藝件-矯直輥，軋輥使用。
本發(fā)明經(jīng)新穎性檢索，國內(nèi)外專利，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明成分完全相同的高鉻鑄鐵材料。
本發(fā)明的實(shí)施應(yīng)用，將可節(jié)約大量金屬材料，可使用戶備件費(fèi)節(jié)省50%以上，提高軋機(jī)作業(yè)率，增加產(chǎn)量，減輕工人勞動強(qiáng)度，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
權(quán)利要求
一種適用于冶金機(jī)械，特別是軋鋼機(jī)械耐磨件-矯直輥，軋輥采用的低碳高鉻鑄鐵材料，其特征在于，化學(xué)成份為(重量%)C1.6-2.2%、 Cr16-21%、 Mo1～2%、Ni0.5-2%、 Cu0.8-1.2%、Mn0.6-0.9%、Si0.4-0.9%、其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種適用于冶金機(jī)械，特別是軋鋼機(jī)械耐磨工藝件——矯直輥，軋輥用低碳高鉻鑄鐵新材料，其鑄態(tài)性能為σ
文檔編號C22C37/06GK1080666SQ9310682
公開日1994年1月12日 申請日期1993年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月11日
發(fā)明者袁厚之, 崔慶禮, 殷行全, 陳維源, 劉行一 申請人:山東省冶金研究所