專利名稱：一種耐磨耐熱麻口鑄鐵材料及制備方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料領域，涉及一種耐磨耐熱麻口鑄鐵材料及其制備方法。
背景技術：
在金屬材料領域中，耐磨耐熱鑄鐵作為低成本耐磨耐熱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% (Co+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。不利于材料耐磨耐熱性能的提高。CN200610163305. X號申請公開一種高溫強度和抗氧化性改善的高硅鐵素體耐熱 鑄鐵，包括2. 5-3. 8wt% 的 C、5. 0-7. Owt % ^ Si、0. 2-0. 8wt % 的 Μη、0· 05wt% 或更少 的 P、0. 02wt%或更少的 S、0. 5-1.Mo、0. Iwt %或更少的 Co、0. 5wt%或更少的 V、 0.01-0. 1襯％的0、0.05襯％或更少的Sb、和余量狗。該鑄鐵使用了盡管使用了不少稀貴 元素如Mo、Co、V等，但使用了大量的硅，材料的韌性和抗拉強度都受到了很大的限制。
發明內容
本發明的目的就是針對上述技術缺陷，提供一種耐磨耐熱麻口鑄鐵材料，該材料 具有良好的性能。本發明的另一目的是提供一種耐磨耐熱麻口鑄鐵材料的制備方法，該制備方法工 藝簡單，生產成本低，適于工業化生產。本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種耐磨耐熱麻口鑄鐵材料，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0. 2-2mm，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. 6% 3%，Si為2. 1% 2. 4%, Mn 為 0. 3-0. 4%, Gd 為 0. 5-1%, 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. 12%，Si為0. 3% 0. 5%, Mn為 0. 3-0. 50%, P<0. 02%, S <0.025%,其余為 Fe。基體中還分布有化合物Co3C、Co2Si、Cr3Si和Cr23C6顆粒。一種耐熱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鈷鐵絲的準備取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C為0. 08-0. 12%，Si 為0. 3% 0. 5%, Mn為0. 3-0. 50%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為Fe的鐵絲，控制鐵絲占 材料的體積百分比為5-40% ；按常規方法在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100-500微米，按清潔球生產的常規方法將上述鍍鉻鐵絲和鍍鈷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. 6% 3%，Si為2. 1% 2. 4%, Mn為 0. 3-0. 4%, Gd為0. 5-1%, P<0. 08%, S<0. 25%,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，液態鐵水將鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲 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。本發明相比現有技術的有益效果如下1、本發明的材料中鐵絲自身具有相當的強度和較高的韌性。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。2、當鐵水進入鑄型型腔與鐵絲接觸，鐵絲表面的Co和Cr熔于鐵水，鐵水中的C、 Si和鐵絲表面的Co和Cr反應形成Co2Si、Cr3Si、Co3C和Cr23C6，促進鐵水中的C以碳化 物的形式析出，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 的耐磨耐熱性。3、Gd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Gd也會形成C和Gd化合物Gd2C，分布于基體中也有助于材料耐磨耐熱性的提高。 本發明材料中P、S為中的雜質，控制在允許的范圍。4、本發明的材料不用貴重元素，主要合金元素又鐵絲帶入，鐵絲材料成本低，制備 工藝簡便，生產成本低，生產的合金材料性能好，而且非常便于工業化生產。本發明的材料性能見表1。
圖1為本發明實施例一制得的耐磨耐熱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鈷鐵絲的準備取直徑為 1mm、成分為 C 為 0. 08%, Si 為 0. 3%, Mn 為 0. 3%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其 余為Fe的鐵絲。控制鐵絲占材料的體積百分比為5%。按常規方法在一半鐵絲表面分別鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷，分別形成長度相當 的鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲；鍍層的厚度均為100微米；按清潔球生產的常規方法將上述鍍鉻鐵絲和鍍鈷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 方法制作)，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2.6%，Si為2. 1%，Mn為0.3%，Gd為 0.5%，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，熔化溫度為1475-1485°C ；將上述麻口鑄鐵鐵水澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，液態鐵水將鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲 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3%，Si為2. 4%, Mn為0. 4%, Gd為1%， Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余為Fe進行配料。鐵絲成分為C 為 0. 12%, Si 為 0. 5%, Mn 為 0. 50%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為 狗。鐵絲直徑為2mm。控制鐵絲占材料的體積百分比為40%。按常規方法取上述一半鐵絲表面分別鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷，分別形成長度 相當的鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲；鍍層的厚度均為500微米。按清潔球生產的常規方法制作帶 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。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. 8%，Si為2. 2%, Mn為0. 35%, Gd為 0. 8%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余為 Fe 進行配料。鐵絲成分為C 為 0. 09%, Si 為 0. 4%, Mn 為 0. 4%, Ρ<0. 02%, S <0. 025%,其余為 狗。鐵絲直徑為1.2mm。鐵絲占材料的體積百分比為3%。按常規方法取上述一半鐵絲表面分別鍍鉻，另一半鐵絲表面鍍鈷，分別形成長度 相當的鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲；鍍層的厚度均為300微米。按清潔球生產的常規方法制作帶 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。制備過程同實施例一。對比實施例四原料配比不在本發明范圍內的實例麻口鑄鐵材料基體成分按重量百分含量C為2. 3%，Si為1%，Mn為0. 1%, Gd為0. 1%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為！^進行配料。鐵絲成分為C 為 0. 02%, Si 為 0. 2%, Mn 為 0. 2%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為 狗。鐵絲直徑為0.8mm。鐵絲占材料的體積百分比為4%。鐵絲表面不鍍鈷，也不鍍鉻。按 清潔球生產的常規方法制作雙絲(二股鐵絲)金屬絲團，金屬絲團直徑為12cm。制備過程同實施例一。對比實施例五原料配比不在本發明范圍內的實例麻口鑄鐵材料基體成分按重量百分含量c為4%，Si為2. 8%, Mn為0. 5%, Gd為2%， P<0. 08%, S <0. 25%,其余為！^進行配料。鐵絲成分為C 為 0. 2%, Si 為 0. 6%, Mn 為 0. 6%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為 Fe。 鐵絲直徑為3mm。鐵絲占材料的體積百分比為45%。按常規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。按清潔球生產的常規方法制作兩種帶鍍層的 金屬絲混合的雙絲金屬絲團，金屬絲團直徑為12cm。
制備過程同實施例一。表 權利要求
1.一種耐磨耐熱麻口鑄鐵材料，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0. 2-2mm，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. 6% 3%，Si為2. 1% 2. 4%, Mn 為 0. 3-0. 4%, Gd 為 0. 5-1%, 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. 12%，Si為0. 3% 0. 5%, Mn為 0. 3-0. 50%, P<0. 02%, S <0.025%,其余為 Fe。
2.根據權利要求1所述的耐磨耐熱麻口鑄鐵材料，其特征在于所述基體中還分布有 化合物 Co3C、Co2Si、Cr3Si 和 Cr23C6 顆粒。
3.一種耐熱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鈷鐵絲的準備取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C為0. 08-0. 12%，Si 為0. 3% 0. 5%, Mn為0. 3-0. 50%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其余為Fe的鐵絲，控制鐵絲占 材料的體積百分比為5-40% ；按常規方法在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100-500微米，按清潔球生產的常規方法將上述鍍鉻鐵絲和鍍鈷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. 6% 3%，Si為2. 1% 2. 4%, Mn為 0. 3-0. 4%, Gd為0. 5-1%, P<0. 08%, S<0. 25%,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，液態鐵水將鍍鉻鐵絲和鍍鈷鐵絲 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
本發明提供一種耐磨耐熱麻口鑄鐵材料及其制備方法，該材料具有良好的性能。其制備方法工藝簡單，生產成本低，適于工業化生產。該耐磨耐熱麻口鑄鐵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0.2-2mm，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C22C37/10GK102051545SQ201110007458
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者劉玲, 王玲, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學