專利名稱：改善Cr18W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法
技術領域：
本發明涉及一種改善Crl8W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法。
背景技術：
我國鎢資源極為豐富，在高鉻鑄鐵中加入一定量的鎢所制成的白口鑄鐵是符合我 國國情的一種新型耐磨材料。含鎢合金白口鑄鐵是具有硬度高、耐磨性好等特點的抗磨材 料。Crl8W2合金白口鑄鐵是根據我國資源情況研制的一種耐磨材料，不僅具有高耐磨性，而 且鑄造性能也比較好，是一種很有應用前途的材料。Cr-W系合金白口鑄鐵中，鎢分布在基體 和碳化物中，鎢能改變碳化物的形態和分布。為了擴大鎢合金白口鑄鐵的使用范圍，確保使 用安全、可靠，開展改善Cr-W系合金白口鑄鐵機械加工的研究，擴大Cr-W系合金白口鑄鐵 的使用范圍是十分必要的。目前對合金白口鑄鐵的機械加工特性研究報道較少，僅有的研究也是以其作為難 加工材料來處理的，即采用特殊加工刀具，如金剛石、陶瓷、立方氮化硼等刀具。但是由于這 些刀具價格昂貴，性能也不穩定，故推廣使用不多，因此從優化刀具幾何參數，和切削用量 方面及降低材料硬度方面做研究是很有必要的。
發明內容
本發明的目的是提供一種改善Crl8W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法，通過改 變合金成分和熱處理的方法來改變Crl8W2抗磨白口鑄鐵的組織和性能，從而達到Crl8W2 抗磨白口鑄鐵能進行普通機械加工的要求。上述的目的通過以下的技術方案實現一種改善Crl8W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法，該方法包括如下步驟a.通過不同合金成分的變化，確定Crl8W2抗磨白口鑄鐵的鑄態組織和碳化物的 變化情況，以及變化情況與性能的關系；b.通過熱處理工藝，改變Crl8W2抗磨白口鑄鐵的組織形態和性能；c.根據使用要求，進行后續熱處理。所述的改善Crl8W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法，所述的熱處理工藝過程為 將Crl8W2抗磨白口鑄鐵加熱到1025-1035°C，保溫2小時，然后隨爐緩慢冷卻到200°C以 下。所述的改善Crl8W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法，所述的后續熱處理工藝過 程為將Crl8W2抗磨白口鑄鐵加熱到975-985°C，保溫2小時，然后空冷到室溫，再回火加 熱到245-255°C保溫2小時，之后隨爐緩慢冷卻到室溫。本發明的有益效果本發明提供的方法改善后的材料整體硬度較鑄態時有所提高，足以滿足一般抗磨 性能要求。采用普通硬質合金刀具對用本發明的方法改善后的Crl8W2合金白口鑄鐵與正 火態的45#鋼進行對比切削加工試驗，結果表明加工時的切削力，Crl8W2合金白口鑄鐵要
3明大于45#鋼；而切削溫度，Crl8W2合金白口鑄鐵要高于45#鋼；加工表面質量，Crl8W2合 金白口鑄鐵也要好于45#鋼。
附圖1是1#組試樣鑄態組織金相圖片。附圖2是2#組試樣鑄態組織金相圖片。附圖3是3#組試樣鑄態組織金相圖片。附圖4是1#組試樣退火后組織的金相圖片。附圖5是2#組試樣退火后組織的金相圖片。附圖6是3#組試樣退火后組織的金相圖片。附圖7是1#組試樣正火+回火后組織的金相圖片。附圖8是2#組試樣正火+回火后組織的金相圖片。附圖9是3#組試樣正火+回火后組織的金相圖片。附圖10是退火工藝曲線圖。附圖11是正火+回火工藝曲線圖。
具體實施例方式一種改善Crl8W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法，包括如下步驟a.通過不同合金成分的變化，研究確定Crl8W2抗磨白口鑄鐵的鑄態組織和碳化 物的變化情況以及與性能的關系；試驗主要選用鉻鐵、鎢鐵、生鐵和廢鋼為原材料；熔煉制備Crl8W2白口鑄鐵的化 學成分見表1。根據工程情況，按不同合金成分(主要是C、其次是Cr、W量的不同)制備 1#、2#、3#組試樣。將熔煉制備的Crl8W2白口鑄鐵材料澆注成12X 12X60mm的試樣備用。表1試驗材料的化學成分(wt% )
CSiMnPSCrWVFe2.5-3.20.6-1.00.8-1.017-191.5-2.51.0-3.0余量0.100.06將熔煉澆注不同合金成分的Crl8W2白口鑄鐵鑄態試樣進行性能測試和組織觀 察。表2為鑄態試樣的性能測試結果。表2試驗材料的鑄態性能測試結果
性能指標1#2#3#洛氏硬度(HRC)535659沖擊韌性flk(J/mm2)6.55.94.6
鑄態的組織詳見附圖圖1為1#組試樣鑄態的金相組織照片，從圖片中可以看出 組織為一次碳化物(灰白色條狀及小塊狀)+基體為淬火馬氏體和殘余奧氏體(大白及淺 灰塊)+共晶萊氏體(灰黑部分)；圖2為2#組試樣鑄態的金相組織照片；從圖片中可以看 出組織為一次碳化物(灰白色條狀及島塊狀)+基體為淬火馬氏體和殘余奧氏體(大白及 淺灰塊)+共晶萊氏體(灰黑部分)，共晶萊氏體比1#的增多，馬氏體及殘余奧氏體量減少； 圖3為3#組試樣的鑄態金相組織照片，從圖片中可以看出組織為一次碳化物(灰白色條狀 及島塊狀)+基體為淬火馬氏體和殘余奧氏體(大白及淺灰塊)+共晶萊氏體(灰黑部分)， 一次碳化物和共晶萊氏體的增多，馬氏體及殘余奧氏體量減少。b.對鑄造成型后的材料進行退火熱處理，退火處理的工藝曲線如圖10所示將 Crl8W2抗磨白口鑄鐵加熱到1025-1035°C，保溫2小時，然后隨爐緩慢冷卻到200°C以下。將退火后不同組的Crl8W2白口鑄鐵試樣進行性能測試和組織觀察。表3為退火 后試樣的性能測試結果。表3試驗材料退火后的性能測試結果 圖4為1#組試樣退火后的金相組織照片，從圖片中可以看出組織為一次碳化物 (白色條狀及小塊狀)+基體為索氏體(黑色團)+二次碳化物(細小粒狀)；圖5為2#組 試樣退火后的金相組織照片，從圖片中可以看出組織為一次碳化物(白色條狀及小塊狀)+ 基體為索氏體(黑色團)+二次碳化物(細小粒狀)；圖6為3#組試樣退火后的金相組織照 片，從圖片中可以看出組織為一次碳化物(白色條狀及小塊狀)+基體為索氏體(黑色團)+ 二次碳化物(細小粒狀)。對退火處理后的材料再進行正火(淬火)+回火處理，正火(淬火)+回火處理的 工藝曲線如圖11所示將Crl8W2抗磨白口鑄鐵加熱到975_985°C，保溫2小時，然后空冷 到室溫，再回火加熱到245-255°C保溫2小時，之后隨爐緩慢冷卻到室溫。將正火+回火后不同組的Crl8W2白口鑄鐵試樣進行性能測試和組織觀察。表4 為正火+回火后試樣的性能測試結果。表4試驗材料正火+回火后的性能測試結果 圖7為1#組試樣正火+回火后的金相組織照片，從圖片中可以看出組織為一次碳 化物(白色條狀及小塊狀)+回火馬氏體(灰色團)+二次碳化物(細小粒狀)；圖8為2# 組試樣正火+回火后的金相組織照片，從圖片中可以看出組織為一次碳化物(白色條狀及 小塊狀)+回火馬氏體(灰色團)+二次碳化物(細小粒狀)；圖9為3#組試樣正火+回火 后的金相組織照片，從圖片中可以看出組織為一次碳化物(白色條狀及小塊狀)+回火馬氏 體(灰色團)+ 二次碳化物(細小粒狀)。通過調整合金成分和熱處理，可以改變Crl8W2白口鑄鐵碳化物形態和組結結構， 而且性能也發生明顯改變；調整成分后Crl8W2白口鑄鐵，經退火處理硬度可降至普通切削 加工范圍，有利于擴大Crl8W2白口鑄鐵的應用范圍；Crl8W2白口鑄鐵經正火(淬火)+回 火后，在沖擊韌性沒用明顯降低的情況下，硬度提高到HRC62-66。c.通過與45#鋼對比切削試驗，確定Crl8W2抗磨白口鑄鐵的切削特性；為Crl8W2 抗磨白口鑄鐵的擴大應用提供技術基礎。切削試驗在CA6140可變頻調速車床上進行，試驗裝置如圖12。采用硬質合金刀片 進行切削試驗。采用對比試驗的方法，對Crl8W2白口鑄鐵進行切削試驗。Crl8W2白口鑄鐵用1# 組試樣退火組織狀態；對比試樣用45#鋼，熱處理狀態為正火。切削試驗結果如表5、表6 表5 45#鋼(正火態)采用硬質合金刀片切削試驗數據 表6 Crl8W2 (退火態)采用硬質合金刀片切削試驗數據 試驗結果表明，Crl8W2合金白口鑄鐵加工時的切削力要明大于45#鋼；而切削溫
度要高于45#鋼；且加工表面質量也要好于45#鋼。
權利要求
一種改善Cr18W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法，其特征是該方法包括如下步驟a.通過不同合金成分的變化，確定Cr18W2抗磨白口鑄鐵的鑄態組織和碳化物的變化情況，以及變化情況與性能的關系；b.通過熱處理工藝，改變Cr18W2抗磨白口鑄鐵的組織形態和性能；c.根據使用要求，進行后續熱處理。
2.根據權利要求1所述的改善Crl8W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法，其特征是所 述的熱處理工藝過程為將Crl8W2抗磨白口鑄鐵加熱到1025-1035°C，保溫2小時，然后隨 爐緩慢冷卻到200°C以下。
3.根據權利要求1或2所述的改善Crl8W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法，其特征 是所述的后續熱處理工藝過程為將Crl8W2抗磨白口鑄鐵加熱到975-985°C，保溫2小 時，然后空冷到室溫，再回火加熱到245-255°C保溫2小時，之后隨爐緩慢冷卻到室溫。全文摘要
改善Cr18W2抗磨白口鑄鐵的加工性能的方法，含鎢合金白口鑄鐵是具有硬度高、耐磨性好等特點的抗磨材料，目前對合金白口鑄鐵的機械加工特性研究報道較少。本發明的方法包括a.通過不同合金成分的變化，確定Cr18W2抗磨白口鑄鐵的鑄態組織和碳化物的變化情況，以及變化情況與性能的關系；b.通過熱處理工藝，改變Cr18W2抗磨白口鑄鐵的組織形態和性能；c.根據使用要求，進行后續熱處理。本發明用于改善Cr18W2抗磨白口鑄鐵的加工性能。
文檔編號C21D5/04GK101880759SQ200910071978
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月7日 優先權日2009年5月7日
發明者任善之, 劉兆晶, 姚秀榮, 左鋒 申請人:哈爾濱理工大學