一種含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種球墨鑄鐵及其制備方法，具體地說是涉及一種含釩碳化物奧鐵體 球墨鑄鐵及其制備方法，屬冶金鑄造領域。
【背景技術】
[0002] 目前，在冶金、礦山等行業(yè)中應用的耐磨材料種類繁多，但是在這些行業(yè)的許多工 件和設備會由于磨損而迅速失效。盡管材料磨損很少引起金屬工件災難性的危害，其造成 的經濟損失也是驚人的，據統(tǒng)計在我國每年因為磨損造成的損失就達1000億以上。在全球 資源日益枯竭的今天，這是一項巨大的消耗，白口鑄鐵和尚猛鋼，銀硬鑄鐵，尚絡白口鑄鐵 等不同耐磨材料在不同的發(fā)展階段對降低單位材料消耗起到了非常大的作用，但是這些材 料在性能上存在不同的問題，如普通白口鑄鐵韌性較低，高錳鋼在低沖擊載荷下加工硬化 能力差，高鉻鑄鐵在腐蝕性介質的濕磨條件下因腐蝕而使得易腐蝕失效，同時韌性也顯不 足。因此，促使人們從另外途徑開發(fā)新一代新型抗磨材料，同時各種鐵合金的價格猛漲，導 致耐磨材料制造成本上升。含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵（CADI)正是在這樣的條件下發(fā)展起 來的一種新型抗磨材料，具有綜合性能優(yōu)良，成本低廉的特點。
[0003] 含碳化物的等溫淬火球墨鑄鐵（CADI)作為ADI的衍生材料，首先由美國1992年 開發(fā)出來，加入一些易形成碳化物的合金元素，從而生成一定量碳化物，研究表明CADI特 有的貝氏體+殘余奧氏體基體組織，使CADI材料能夠獲耐磨性的同時具有較高的沖擊韌 度，在成本方面比白口鑄鐵、高錳鋼更便宜。因此應用于對韌性和硬度有一定要求，且相對 耐磨性的零件，CADI是最佳的選擇。
[0004] CN103320647A公開了 一種帶碳化物等溫淬火球鐵及其淬火工藝，該鑄鐵的化 學成分和質量分數為 C:3. 3~3. 8% ;P:0. 01~0. 05% ;S:0. 005~0. 02% ;Mg:0. 025~0. 045% ; Re:0. 015-0. 03% ；Sn:0. 1~0. 8% ；Si:2. 8~3. 6% ；Mn: 1. 5~2. 8% ；Cr:0. 2~0. 8% ； B:0. 02~0. 08% ;余量為鐵。熱處理后抗拉強度達到S b彡700MPa，沖擊韌性為8~15J/cm2， 硬度為56~62HRC結果提高了硬度但是硬度太高了不利于機加工，且該熱處理工藝為雙級 淬火耗費時間比較多且浪費資源不利于工業(yè)化生產。
[0005] CN101589661A公開了一種帶有碳化物等溫淬火球鐵犁鏵及生產方法，該鑄鐵的化 學成分和質量分數為 C:3. 40~3. 80 ;Si:2. 20~2. 80 ;Mn:0. 20~0. 50 ;P 彡 0? 030 ;S 彡 0? 002 ; Mg:0. 03~0. 04 ;Cr:0. 25~0. 50 ;Re:0. 01~0. 02 ;余量為鐵。該球鐵最后達到的硬度為58HRC 提高了產品的耐磨性，但是，該熱處理工藝最后的回火階段，造成熱處理工藝復雜，不利于 工業(yè)生產。該材料只涉及制作犁鏵，應用范圍比較狹窄，其使用受到一定限制。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的是克服現有技術的硬度高而韌性低、易斷裂、應用范圍較窄的缺陷， 提出一種綜合力學性能好的含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵。
[0007] 本發(fā)明的另一個目的提出了一種所述含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵的操作簡單，可 工業(yè)化批量生產的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵的組成及質量百分含量：C:3.20~3. 70 ; Si:2. 50-3. 30 ；Mn:0. 4~0. 8 ；P ^ 0. 040 ；S ^ 0. 007 ；Ce: 0. 01~0. 04 ；Mg: 0. 01~0. 04 ； Cr:0. 30~1. 80 ;V:0. 25~0. 70 ;余量為鐵。
[0009] 本發(fā)明優(yōu)選的含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵組成及質量百分含量：C:3. 23~3. 60 ; Si:2. 69~3. 01 ；Mn:0. 50~1. 00 ；P ^ 0. 040 ；S ^ 0. 008 ；Ce:0. 01~0. 04 ；Mg:0. 012-0. 030 ； Cr:0. 30~1. 50 ;V:0. 19~0? 68 ;余量為鐵。
[0010] 本發(fā)明最佳的含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵組成及質量百分含量：C:3. 37; Si:2. 79 ;Mn:00. 58 ;P:0. 038 ;S:0. 006 ;Ce:0. 019 ;Mg:0. 012 ;Cr:l. 15 ;V:0. 68;余量為鐵。
[0011] 本發(fā)明添加適量的形成碳化物的元素釩，用于形成不同形狀和大小的碳化物，較 好地均勻分布于基體中，抑制或避免網狀碳化物的形成，防止對基體的割裂作用，從而降低 材料的韌性。
[0012] 合適的Mn和Si元素含量，主要有助于在鑄造過程中形成鐵素體和珠光體的混合 型球墨鑄鐵原始組織。試驗表明：適量的Mn元素有助于提高材料的淬透性。
[0013] 本發(fā)明所述的含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵的制備方法，其具體步驟是： ⑴熔煉：將生鐵、廢鋼、錳鐵和釩鐵加熱熔煉，待鐵液加熱至1450~1520°C出爐； (2) 鐵液球化孕育處理：采用包內沖入法球化孕育，將VNCR-80稀土鎂球化劑置于包底 凹槽，上面放置VI-70RE孕育劑；澆注前，放入氧化鈰于型腔，澆注溫度1350~1430°C，澆注 時間10~30秒，采用砂型暗冷鐵快速澆注型腔，冷卻后得到球墨鑄鐵； (3) 鹽浴等溫淬火熱處理：將冷卻后的球墨鑄鐵，加熱至850~920°C，保溫2~4小時，然 后放入加熱至280~320°C的45%KN0 3+55%NaN03熔鹽中，保溫1~3小時，取出置于空氣中冷卻 至常溫，得到本發(fā)明所述的含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵。
[0014] VNCR-80稀土鎂球化劑加入量為原料質量的1. 0~2. 0%。
[0015] VI-70RE孕育劑加入量為原料質量的0. 5~1. 0%。
[0016] 氧化鈰加入量為原料質量的0? 03%。
[0017] 本發(fā)明方法制備的含釩碳化物奧鐵體球墨鑄鐵的金相組織由奧鐵體、釩的碳化物 和石墨球及殘奧組成。
[0018] 本發(fā)明與現有含碳化物奧鐵體球墨鑄鐵及其制備方法相比較的優(yōu)點在于： 1.本發(fā)明在現有含碳化物球墨鑄鐵的配比成分上添加V元素，使鑄態(tài)在結晶時形成硬 度比較高的塊狀的含釩碳化物，較好地分布于基體中，可以比較好地抑制和避免網狀碳化 物的形成。
[0019] 2.本發(fā)明方法利用鹽浴等溫淬火熱處理工藝獲得奧鐵體(或稱為貝氏體+殘余奧 氏體）基體組織，其組織分布均勻，有利于提高球墨鑄鐵的綜合力學性能。
【附圖說明】
[0020