專(zhuān)利名稱(chēng)：一種耐磨鑄鐵材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐磨鑄鐵材料及其制造方法，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前金屬材料領(lǐng)域中，鑄鐵的耐磨性能受到了重視?，F(xiàn)有的技術(shù)中也已經(jīng)公開(kāi)了 不少耐磨鑄鐵，如中國(guó)專(zhuān)利CN200810169536.0中公開(kāi)了一種耐磨鑄鐵，尤其是白口鑄鐵 合金鑄件。該鑄件包含下列合金組成，以重量％計(jì)鉻12-25% ；碳1. 5-6% ；錳2-7% ； 硅至多1.5% ；鉬至多2% ；鎳至多4% ；微合金元素，選自鈦、鋯、鈮、硼、釩和鎢；一種 或更多種所述元素中的每一種至多2% ；和鐵其余。鑄件的微結(jié)構(gòu)包含分散在鐵基體中 的15-60vol %的共晶碳化物和一次碳化物，所述鐵基體包含馬氏體并且至少基本沒(méi)有珠 光體。中國(guó)專(zhuān)利CN200810104993. 1中公開(kāi)了一種耐磨鑄鐵，鑄鐵成分及含量襯％為碳 2. 5 3. 5，鉻 15 28，硅 0. 5 1. 2，猛 0. 5 1. 2，硼 0. 15 0. 3，鈣 0. 008 0. 03，鋇 0. 03 0. 08 %，鍶 0. 02 0. 05 %，鋁 0. 03 0. 08，鈦 0. 20 0. 5，鑭 0. 02 0. 06，鋪
0.02 0. 06，硫< 0. 04，磷< 0. 05，其余為鐵，且0. 05彡鑭+鈰彡0. 1,6彡鉻/碳彡8。本 專(zhuān)利中將鑄件于980 1050°C保溫4 6h，再于250 500°C保溫8 10h，得到本發(fā)明 鑄鐵。中國(guó)專(zhuān)利CN93111103. X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 C :3· 00 3. 70，B 0. 05 0. 30，Mn 0. 40 1. 50，Si 0. 55
1.00，Mo 0 0. 50，Cu 0 1. 00，P < 0. 07，S < 0. 07，Re 0. 01 0. 05，其余為 Fe。但是現(xiàn)有技術(shù)的耐磨鑄鐵中仍然存在著下列不足之處1)合金元素含量過(guò)多，生 產(chǎn)中難以控制；2)使用稀貴元素，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種耐磨鑄鐵材料及其制造方法。本發(fā)明的耐磨鑄鐵材料，按照重量百分比包括下列成分C3. 6% 3.8%，Mn 0. 5% 0. 9%，S 2% 4%，Pb 0. 5% 1. 1%，Sn 0. 5% 0. 9%，Si 1. 9% 2. 4%，Pr 0. 05% 0. 09%，Nd 0. 05% 0. 2%,GdO. 05% 0. 1%，雜質(zhì)P 不大于 0. 02%，其余為 Fe ；優(yōu)選地，本發(fā)明的耐磨鑄鐵材料，按照重量百分比包括下列成分C 3.7%, Mn 0. 79%, S 3%, Pb 0. 81%, Sn 0. 7%, Si 2%, Pr 0. 07%, Nd 0. 09%, Gd 0.08%，雜質(zhì) P 不 大于0. 02%，其余為Fe。本發(fā)明的各成分及其成分的含量的選擇基于下列理由C 含量為3. 6 % 3. 8 %，用于形成石墨，保證鑄造流動(dòng)性，C含量低于3. 6 %，不易 形成石墨，鑄造流動(dòng)性差；C含量高于3.8%，石墨粗大，力學(xué)性能變差；Mn 含量為0.5% 0.9%，用于強(qiáng)化固溶體，保證力學(xué)性能，Mn含量低于0.5%，不 能保證力學(xué)性能，Mn含量高于0. 9%，影響石墨化；S 含量為2% 4%，S和Fe、Sn、Pb可形成復(fù)雜的硬質(zhì)硫化物，起耐磨和抵抗配副的破壞作用，能有效解決鋼初始磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，大大提高使用壽命；S低于2%，達(dá)不到效 果；S高于4%，硬質(zhì)復(fù)雜化合物增多，會(huì)降低合金的韌性和抗拉強(qiáng)度；Pb 含量為0. 5% 1. 1%，Pb和Fe、Sn、S可形成復(fù)雜的硬質(zhì)硫化物，起耐磨和 抵抗配副的破壞作用，能有效解決鋼初始磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，大大提高使用壽命；Pb高于 1. 1%，導(dǎo)致硬質(zhì)復(fù)雜化合物增多，會(huì)降低合金的韌性和抗拉強(qiáng)度；Sn:含量為0.5% 0.9%，Sn和Fe、S、Pb可形成復(fù)雜的硬質(zhì)硫化物，起耐磨和 抵抗配副的破壞作用，能有效解決鋼初始磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，使用壽命大大提高。Sn低于 0. 5%，達(dá)不到效果；Sn高于0. 9%，導(dǎo)致硬質(zhì)復(fù)雜化合物增多，會(huì)降低合金的韌性和抗拉強(qiáng) 度；Si 含量為1.9% 2.4%，用于提高合金的鑄造流動(dòng)性，Si低于1.9%，不能保證 鑄造流動(dòng)性；Si高于2. 4%，降低合金的力學(xué)性能。Pr 含量為0.05% 0.09%，Pr和Nd、Gd共同作用可增加形核核心，細(xì)化復(fù)雜化 合物顆粒，Pr有圓整復(fù)雜化合物顆粒的作用。Pr低于0. 05%，達(dá)不到效果；Pr高于0. 09%， 由于Pr為稀土元素，過(guò)多使用，不僅提高材料成本，也會(huì)形成一些過(guò)量化合物，降低材料的 力學(xué)性能；Nd 含量為0. 05% 0. 2%，Nd和Pr、Gd共同作用可增加形核核心，細(xì)化復(fù)雜化合 物顆粒。Nd低于0. 05%，達(dá)不到效果；Nd高于0. 2%，由于Nd為稀土元素，過(guò)多使用，不僅 提高材料成本，也會(huì)形成一些過(guò)量化合物，降低材料的力學(xué)性能；Gd:含量為0.05% 0. l%，Gd和Pr、Nd共同作用可增加形核核心，細(xì)化復(fù)雜化合 物顆粒。Gd低于0.05%，達(dá)不到效果；Gd高于0. 1%，由于Gd為稀土元素，過(guò)多使用，不僅 提高材料成本，也會(huì)形成一些過(guò)量化合物，降低材料的力學(xué)性能；P為雜質(zhì)元素，限定在最大范圍。該耐磨鑄鐵上帶有細(xì)小而分散具有耐磨作用的顆粒，因此該復(fù)合材料不僅普通力 學(xué)性能優(yōu)越，抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性得到提高，而且同時(shí)具有很好的耐磨作用。本發(fā)明的耐磨鑄鐵材料的制備方法，包括下列步驟1)準(zhǔn)備各組分的原料，其中C用增碳劑，Mn用純錳片，Si用硅塊，Pb和Sn用純 金屬塊，Pr、Nd和S分別用含Pr55%的鐠鐵、含Nd75%的釹鐵和含S25%的硫鐵，Gd用含 Gd60%的釓鐵，鐵用Z14生鐵和20鋼板，Pr、Nd和Gd的原料的顆粒尺寸為5_10mm ；2)將Sn、C、Mn、Pb、S、Si的原料、20鋼板及生鐵加入電爐熔化，熔化溫度為 1390-1420°C，將Pr、Nd和Gd的原料放在鐵水包的底部；3)將熔化好的合金液倒入底部裝有Pr、Nd和Gd的原料的包中，攪拌；當(dāng)包內(nèi)合金 液溫度達(dá)到1390°C時(shí)便澆鑄成形，形成鑄態(tài)耐磨鑄鐵，再將材料經(jīng)150-180°C熱處理保溫 3-5小時(shí)后，即制備而成。本發(fā)明的耐磨鑄鐵材料的制備方法簡(jiǎn)便，生產(chǎn)的合金材料性能好，采用這種方法 制備的耐磨鑄鐵，能夠提高整體強(qiáng)度、硬度和耐磨性，延長(zhǎng)壽命。而且生產(chǎn)成本低，非常便于 工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的耐磨鑄鐵的金相組織。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施例的耐磨鑄鐵材料按照重量百分比包括下列成分C為3. 6%，Mn為0. 5%， P不大于0. 02%，S*2%，Pb*0.5%，Sn*0.5%，Si*1.9%，Pr*0.05%，Nd*0.05%， Gd為0. 05 %，其余為Fe。該耐磨鑄鐵上帶有細(xì)小而分散具有耐磨作用的顆粒，如圖1所示， 可以看到耐磨鑄鐵基體上分布有細(xì)小的復(fù)雜化合物。本實(shí)施例的耐磨鑄鐵材料的制備，包括下列步驟1)準(zhǔn)備各組分的原料，其中C用增碳劑，Mn用純錳片，Si用硅塊，Pb和Sn用純 金屬塊，Pr、Nd和S分別用含Pr55%的鐠鐵、含Nd75%的釹鐵和含S25%的硫鐵，Gd用含 Gd60%的釓鐵，鐵用Z14生鐵和20鋼板，Pr、Nd和Gd的原料的顆粒尺寸為5_10mm ；2)將Sn、C、Mn、Pb、S、Si的原料、20鋼板及生鐵加入電爐熔化，熔化溫度為 1390-1420°C，將Pr、Nd和Gd的原料放在鐵水包的底部；3)將熔化好的合金液倒入底部裝有Pr、Nd和Gd的原料的包中，攪拌；當(dāng)包內(nèi)合金 液溫度達(dá)到1390°C時(shí)便澆鑄成形，形成鑄態(tài)耐磨鑄鐵，再將材料經(jīng)150-180°C熱處理保溫 3-5小時(shí)后，即制備而成。實(shí)施例2本實(shí)施例的耐磨鑄鐵材料按照重量百分比包括下列成分C為3. 8%，Mn為0. 9%， P 不大于 0. 02%，S*4%，Pb*l.l%，Sn*0.9%，Si*2.4%，Pr*0.09%，Nd*0.2%， Gd為0.1%，其余為Fe。該耐磨鑄鐵上帶有細(xì)小而分散具有耐磨作用的顆粒。制備方法參 照實(shí)施例1。實(shí)施例3本實(shí)施例的耐磨鑄鐵材料按照重量百分比包括下列成分C為3.7%，Mn為 0. 79%, P 不大于 0. 02%，S 為 3%，Pb 為 0. 81%，Sn 為 0. 7%，Si 為 2%，Pr 為 0. 07%，Nd 為0.09%，Gd為0.08%，其余為Fe。該耐磨鑄鐵上帶有細(xì)小而分散具有耐磨作用的顆粒。 制備方法參照實(shí)施例1。對(duì)照例1本對(duì)照例的耐磨鑄鐵材料按照重量百分比包括下列成分C為3. 4%，Mn為0. 4%， P 為 0. 03%, S 為 1%，Pb 為 0. 4%, Sn 為 0. 4%，Si 為 1. 8%, Pr 為 0. 04%, Nd 為 0. 04%, Gd為0. 04%，其余為Fe ；制備方法參照實(shí)施例1。對(duì)照例2本對(duì)照例的耐磨鑄鐵材料按照重量百分比包括下列成分C為3. 9%，Mn為1 %， P 為 0. 04%, S 為 5%，Pb 為 2%，Sn 為 1%，Si 為 3. 4%，Pr 為 0. 1%，Nd 為 0. 3%，Gd 為 0. 15%，其余為Fe，制備方法參照實(shí)施例1。實(shí)施例4將背景技術(shù)、對(duì)照例和實(shí)施例的的耐磨鑄鐵材料的合金性能進(jìn)行比較，如表1所 示表1合金性能對(duì)照表 從上表可以看出，實(shí)施例1-3的耐磨鑄鐵的硬度和沖擊韌性都要優(yōu)于對(duì)照例和背 景技術(shù)中的耐磨鑄鐵，具有更好的合金性能。
權(quán)利要求
耐磨鑄鐵材料，其特征在于，按照重量百分比包括下列成分C 3.6％～3.8％，Mn 0.5％～0.9％，S 2％～4％，Pb 0.5％～1.1％，Sn0.5％～0.9％，Si 1.9％～2.4％，Pr 0.05％～0.09％，Nd 0.05％～0.2％，Gd 0.05％～0.1％，雜質(zhì)P不大于0.02％，其余為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨鑄鐵材料，其特征在于，按照重量百分比包括下列成 分C 3. 7%, Mn 0. 79%, S 3%, Pb 0. 81%, SnO. 7%, Si 2%, Pr 0. 07%, Nd 0. 09%, Gd 0. 08%，雜質(zhì)P不大于0. 02%，其余為Fe。
3.一種耐磨鑄鐵材料的制造方法，其特征在于，包括下列步驟1)準(zhǔn)備各組分的原料，其中C用增碳劑，Mn用純錳片，Si用硅塊，Pb和Sn用純金屬塊， Pr、Nd和S分別用含Pr55 %的鐠鐵、含Nd75 %的釹鐵和含S25 %的硫鐵，Gd用含Gd60 %的 釓鐵，鐵用Z14生鐵和20鋼板，Pr、Nd和Gd的原料的顆粒尺寸為5_10mm ；2)將Sn、C、Mn、Pb、S、Si的原料、20鋼板及生鐵加入電爐熔化，熔化溫度為 1390-1420°C，將Pr、Nd和Gd的原料放在鐵水包的底部；3)將熔化好的合金液倒入底部裝有Pr、Nd和Gd的原料的包中，攪拌；當(dāng)包內(nèi)合金液溫 度達(dá)到1390°C時(shí)便澆鑄成形，形成鑄態(tài)耐磨鑄鐵，再將材料經(jīng)150-180°C熱處理保溫3_5小 時(shí)后，即制備而成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種耐磨鑄鐵材料，按照重量百分比包括下列成分C 3.6％～3.8％，Mn 0.5％～0.9％，S 2％～4％，Pb 0.5％～1.1％，Sn 0.5％～0.9％，Si 1.9％～2.4％，Pr 0.05％～0.09％，Nd 0.05％～0.2％，Gd 0.05％-0.1％，雜質(zhì)P不大于0.02％，其余為Fe。該耐磨鑄鐵上帶有細(xì)小而分散具有耐磨作用的顆粒，因此該復(fù)合材料不僅普通力學(xué)性能優(yōu)越，硬度和沖擊韌性得到提高，而且同時(shí)具有很好的耐磨作用。本發(fā)明還提供了一種耐磨鑄鐵材料的制備方法，本方法十分簡(jiǎn)便，生產(chǎn)的合金材料性能好，采用這種方法制備的耐磨鑄鐵，能夠提高整體強(qiáng)度、硬度和耐磨性，延長(zhǎng)壽命。而且生產(chǎn)成本低，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C33/08GK101886206SQ20101022056
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者張祿, 王玲, 趙浩峰 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)