專利名稱：一種耐蝕白口鑄鐵材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種耐蝕白口鑄鐵材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在金屬材料領(lǐng)域中，耐蝕鑄鐵作為低成本耐蝕材料一直受到普遍重視。CN201010150314. 1號(hào)申請(qǐng)公開(kāi)一種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵，它包括Fe、Cr、Ni、 Mo、Cu、Si、Mn、C、S、P及微量元素Nb、V、Zr、N和Re，在電爐中熔煉而成；其合金成份(按重 量百分比)組成:Cr :0. 50 18. 80,Ni 0. 10 21. 50,Mo 0. 15 3. 80,Cu 0. 20 3. 50、 Si 2. 50 18. 50,Mn :0. 60 1. 20,C :0. 80 3. 20,S :0. 02 0. 15,P :0. 10 0. 20,Re 0. 50 3. 20、Nb、V、Zr、N 適量、Fe 余量。CN201010177246. 8號(hào)申請(qǐng)公開(kāi)一種耐蝕中硅鉬鎳鈷球墨鑄鐵合金，該合金按重 量百分比計(jì)，其包含:C 2. 0-3. 5 % ；Si 4. 0-6. 5 % ；Mo :0. 6-1. 5 % ;P :0. 01-0. 05 % ;S 0. 01-0. 03% ；Cr 0. 05-0. 1% ；Ni :0. 1-0. 3% ；Co :0. 05-0. 1% ；和余量的 Fe。以上兩種鑄鐵盡管使用了不少稀貴元素如Mo、Ni、V等，但使用了大量的硅，材料 的韌性和抗拉強(qiáng)度都受到了很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述技術(shù)缺陷，提供一種耐蝕白口鑄鐵材料，該材料具有 良好的性能。本發(fā)明的另一目的是提供一種耐蝕白口鑄鐵材料的制備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn) 單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種耐蝕白口鑄鐵材料，該材料以白口鑄鐵為基體，在基體中分布著中由鐵絲和中碳 鋼絲形成的金屬絲團(tuán)，所用鐵絲和中碳鋼絲直徑均為l_2mm，材料中鐵絲和中碳鋼絲的總 體長(zhǎng)度相當(dāng)，金屬絲團(tuán)的直徑為10-15cm，鐵絲和中碳鋼絲兩者共占材料的體積百分比為 5-40% ；
白口鑄鐵基體的化學(xué)成分的重量百分含量C為2. 6% 2. 8%，Si為1. 6% 2. 2%, Mn 為 0. 5-0. 7%, Y 為 0. 5-2%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余為 Fe。中碳鋼絲的化學(xué)成分的重量百分含量為C為0. 3% 0. 53%，Si為0. 2% 0. 25%, Mn 為 0. 5-0. 65 P<0. 02%, S <0. 0296，其余為 Fe。鐵絲的化學(xué)成分的重量百分含量為C為0. 04-0. 06%, Si為0. 2 0. 3%, Mn為 0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S <0. 02596，其余為 Fe。所述基體中還分布著化合物Co3C、B4C、！^eIBB顆粒。一種耐蝕白口鑄鐵材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟
鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲的準(zhǔn)備取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C 0. 3% 0. 53%、Si 0. 2% 0. 25%、Mn 0. 5-0. 65%、Ρ<0· 02%、S <0. 02%、其余為 Fe 的中碳鋼絲，按常規(guī)方法在其表面鍍鈷；鍍鈷層的厚度為50-500微米；
取直徑為l_2mm，成分重量百分含量C為0. 04-0. 06%, Si為0. 2 0. 3%, Mn為 0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為！^的鐵絲，所取鐵絲和中碳鋼絲的總體長(zhǎng)度相 當(dāng)，控制鐵絲和中碳鋼絲兩者共占材料的體積百分比為5-40% ；鐵絲按常規(guī)方法在其表面 滲硼，滲硼層的厚度為50-500微米；形成的鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲的總體長(zhǎng)度相當(dāng)；
按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲形成球狀的混合雙絲金屬 絲團(tuán)，金屬絲團(tuán)直徑為10-15cm，將若干金屬絲團(tuán)放入鑄型下型型腔中，金屬絲團(tuán)的松緊程 度由鐵絲和中碳鋼絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團(tuán)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；
白口鑄鐵材料基體的準(zhǔn)備按重量百分含量C為2. 6% 2. 8%、Si為1. 6% 2. 2%、Mn 為0. 5-0. 7%、Y為0. 5-2%、Ρ<0. 08%,S <0. 25%、其余為Fe的進(jìn)行配料，白口鑄鐵材料在感應(yīng) 電爐中熔化，熔化溫度為1460-1510°C ；
將上述白口鑄鐵鐵水澆入裝有金屬絲團(tuán)的干砂鑄型；液態(tài)鐵水將鍍鈷中碳鋼絲和滲硼 鐵絲包圍，然后冷卻凝固，形成以白口鑄鐵為基的其中分布有金屬絲團(tuán)的材料。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下
1、本發(fā)明材料中選用的鐵絲及中碳鋼絲自身具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和較高的韌性。另外，中 碳鋼絲具有很好的耐蝕性能。鐵絲及鋼絲和白口鐵的基體都是鐵，因此金屬絲和白口鐵很 容易結(jié)合起來(lái)，形成很好的冶金結(jié)合。這樣，鐵絲及中碳鋼絲分布在脆性白口鐵中，對(duì)材料 具有很好的高溫增強(qiáng)和增韌作用。2、白口鐵含有大量的滲碳體，因此硬度高，具有很好的耐蝕性能。當(dāng)鐵水進(jìn)入鑄型 型腔與金屬絲表面的鈷和硼接觸后，金屬絲表面的鈷和硼熔于鐵水，鐵水中的C和!^e與金 屬絲表面的元素反應(yīng)形成特殊化合物Co3C、B4C、Fe3B，化合物呈細(xì)小粒狀分布于基體中。 固溶于鑄鐵中的鈷可以進(jìn)一步提高材料的抗蝕能力。本發(fā)明材料中P、S為雜質(zhì)，控制在允 許的范圍。3、材料中的Y對(duì)白口鐵的組織中的滲碳體具有穩(wěn)定作用，并有使?jié)B碳體分布均勻 化的作用，可提高白口鐵的耐蝕性。另外C和Y也會(huì)形成Y2C化合物，有助于材料力學(xué)性能 的提高。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，減少了硅的使用量，提高了材料的強(qiáng)度。4、本發(fā)明鑄鐵材料不用貴重稀土元素，材料成本低，制備工藝簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本低， 鋼絲和化合物混合增強(qiáng)白口鐵，生產(chǎn)的合金材料性能好，而且非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的鑄鐵材料性能見(jiàn)表1。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制得的耐蝕白口鑄鐵材料的金相組織。圖1可以看到在白口鑄和金屬絲界面結(jié)合良好。
具體實(shí)施例方式以下各實(shí)施例僅用作對(duì)本發(fā)明的解釋說(shuō)明，其中的重量百分比均可換成重量g、kg 或其它重量單位。以下金屬絲均為市購(gòu)，鍍鈷層和滲硼層自行制作。實(shí)施例一鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲的準(zhǔn)備
中碳鋼絲成份含量為:C為0. 3%, Si為0. 2%, Mn為0. 5%, Ρ<0· 02%, S <0. 02%,其余 為狗。中碳鋼絲直徑為1mm。鐵絲成份含量為:C為 0. 04%, Si 為 0. 2%, Mn 為 0. 25%, Ρ<0· 02%, S <0. 025%,其 余為狗。鐵絲直徑為1mm。所取鐵絲和中碳鋼絲總體長(zhǎng)度相當(dāng)，制備過(guò)程中控制鐵絲和中 碳鋼絲兩種金屬絲共占材料的體積百分比為5%。中碳鋼絲按常規(guī)方法在表面鍍鈷，厚度50微米。鐵絲按常規(guī)方法表面滲硼，厚度 為50微米。形成的鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲二者總體長(zhǎng)度相當(dāng)。制備過(guò)程如下
取上述準(zhǔn)備好的鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲，按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍鈷中碳 鋼絲和滲硼鐵絲形成球狀的混合雙絲金屬絲團(tuán)(鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲各取一根絲，兩 根絲同時(shí)成形，形成雙絲金屬絲團(tuán)，成型可按洗碗用的清潔球或稱鋼絲球的方法)，金屬絲 團(tuán)直徑為15cm，將若干金屬絲團(tuán)放入鑄型下型型腔中，金屬絲團(tuán)的松緊程度由鐵絲和中碳 鋼絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團(tuán)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；
白口鑄鐵材料基體的準(zhǔn)備按重量百分含量C為2.6%，Si為1.6 Mn為0.5 Y為 0.5%，P<0. 08%, S <0. 25%,其余為！^進(jìn)行配料，白口鑄鐵材料在感應(yīng)電爐中熔化，熔化溫 度為 1485-1495°C ；
將上述白口鑄鐵鐵水澆入裝有鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲形成的金屬絲團(tuán)的干砂鑄型； 液態(tài)鐵水將鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲包圍，然后冷卻凝固，形成以白口鑄鐵為基的其中分 布有金屬絲團(tuán)的材料。實(shí)施例二
鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲的準(zhǔn)備
中碳鋼絲成份重量百分含量為c為0. 53%，Si為0. 25%, Mn為0. 65%, P<0. 02%, S <0. 02%,其余為Fe，直徑為1. 5mm。鐵絲成份重量百分含量為C為0. 06%，Si為0. 3 Mn為0. :35 P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗，直徑為2mm。所取鐵絲和中碳鋼絲總體長(zhǎng)度相當(dāng)，制備過(guò)程中控制鐵絲 和中碳鋼絲兩種金屬絲占材料的體積百分比為40%。中碳鋼絲表面鍍鈷，厚度500微米。鐵絲表面滲硼，厚度500微米。按清潔球生產(chǎn) 的常規(guī)方法，將上述兩種帶鍍層金屬絲各取一根，形成的雙絲混合的金屬絲團(tuán)，金屬團(tuán)直徑 為 IOcm0白口鑄鐵材料基體按重量百分比為C為2. 8%，Si為2. 2%, Mn為0. 7%, Y為2%， Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余為Fe進(jìn)行配料；
制備過(guò)程同實(shí)施例一。實(shí)施例三
鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲的準(zhǔn)備
中碳鋼絲成份重量百分含量為c為0. 4%，Si為0. 21%, Mn為0. 55%, P<0. 02%, S <0. 02%,其余為Fe，直徑為1. 5mm。鐵絲成份重量百分含量為C為0. 045%, Si為0. 25%, Mn為0. 3%, P<0. 02%, S<0. 025%,其余為狗，直徑為1. 5mm。所取鐵絲和中碳鋼絲總體長(zhǎng)度相當(dāng)，制備過(guò)程中控制鐵 絲和中碳鋼絲兩種金屬絲占材料的體積百分比為30%。中碳鋼絲表面鍍鈷，鍍層厚度200微米。鐵絲表面滲硼，滲硼層厚度200微米。按 清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法，將上述兩種帶鍍層的金屬絲各取一根，形成的雙絲混合的金屬絲 團(tuán)，金屬團(tuán)直徑為10cm。白口鑄鐵材料基體按重量百分比為C為2. 7%，Si為1. 9%, Mn為0. 55%, Y為 0. 8%, P<0. 08%, S <0. 25%,其余為！^ 進(jìn)行配料。制備過(guò)程同實(shí)施例一。對(duì)比實(shí)施例四原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)例 鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲的準(zhǔn)備
中碳鋼絲成份重量百分含量為C為0. 2%，Si為0. 1%, Mn為0. 4%, P<0. 02%, S <0. 02%,其余為 Fe。鐵絲成份重量百分含量為C為0. 03%, Si為0. 1%, Mn為0. 2%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。所取鐵絲和中碳鋼絲總體長(zhǎng)度相當(dāng)，制備過(guò)程中控制鐵絲和中碳鋼絲 兩種金屬絲占材料的體積百分比為3%。兩種金屬絲直徑均為1mm。中碳鋼絲表面不鍍鈷。鐵絲表面滲硼600微米。按清 潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法，將上述兩種金屬絲(中碳鋼絲和滲硼鐵絲)各取一根，形成的雙絲混 合的金屬絲團(tuán)，金屬團(tuán)直徑為10cm。白口鑄鐵材料基體按重量百分比為C為2. 1%，Si為1.3%，Mn為0.3%，Y為0.3%， P<0. 08%, S <0. 25%,其余為！^進(jìn)行配料。制備過(guò)程同實(shí)施例一。對(duì)比實(shí)施例五原料配比不在本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)例 鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲的準(zhǔn)備
中碳鋼絲成份重量百分含量為C為0. 7%，Si為0. 4%, Mn為0. 7%, P<0. 02%, S <0. 02%,其余為 Fe。鐵絲成份重量百分含量為C為0. 08%, Si為0. 5%, Mn為0. 4%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為狗。所取鐵絲和中碳鋼絲總體長(zhǎng)度相當(dāng)，制備過(guò)程中控制鐵絲和中碳鋼絲 兩種金屬絲占材料的體積百分比為43%。兩種金屬絲直徑均為3mm。中碳鋼絲表面鍍鈷，鍍鈷層厚度600微米。鐵絲表面不 滲硼。按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法，將上述兩種金屬絲(鐵絲和鍍鈷中碳鋼絲)各取一根，形成 的雙絲混合的金屬絲團(tuán)，金屬團(tuán)直徑為10cm。白口鑄鐵材料基體按重量百分比為C為3%，Si為3 Mn為0. 9%, Y為3%， P<0. 08%, S <0. 25%,其余為 Fe。制備過(guò)程同實(shí)施例一。表 權(quán)利要求
1.一種耐蝕白口鑄鐵材料，該材料以白口鑄鐵為基體，在基體中分布著中由鐵絲和中 碳鋼絲形成的金屬絲團(tuán)，所用鐵絲和中碳鋼絲直徑均為l-2mm，材料中鐵絲和中碳鋼絲的 總體長(zhǎng)度相當(dāng)，金屬絲團(tuán)的直徑為10-15cm，鐵絲和中碳鋼絲兩者共占材料的體積百分比為 5-40% ；白口鑄鐵基體的化學(xué)成分的重量百分含量C為2. 6% 2. 8%，Si為1. 6% 2. 2%, Mn 為 0. 5-0. 7%, Y 為 0. 5-2%, Ρ<0· 08%, S <0. 25%,其余為 Fe ；中碳鋼絲的化學(xué)成分的重量百分含量為C為0. 3% 0. 53%，Si為0. 2% 0. 25%, Mn 為 0.5-0. 65%，P<0. 02%, S <0.02%,其余為 Fe。鐵絲的化學(xué)成分的重量百分含量為C為0. 04-0. 06%，Si為0. 2 0. 3%, Mn為 0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S <0. 02596，其余為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐蝕白口鑄鐵材料，其特征在于所述基體中還分布著化合 物 Co3C、B4C、Fe!3B 顆粒。
3.一種耐蝕白口鑄鐵材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲的準(zhǔn)備取直徑為l_2mm、成分重量百分含量C 0. 3% 0. 53%、Si 0. 2% 0. 25%、Mn 0. 5-0. 65%、Ρ<0· 02%、S <0. 02%、其余為 Fe 的中碳鋼絲，按常 規(guī)方法在其表面鍍鈷；鍍鈷層的厚度為50-500微米；取直徑為l_2mm，成分重量百分含量C為0. 04-0. 06%, Si為0. 2 0. 3%, Mn為 0. 25-0. 35%, P<0. 02%, S <0. 025%,其余為！^的鐵絲，所取鐵絲和中碳鋼絲的總體長(zhǎng)度相 當(dāng)，控制鐵絲和中碳鋼絲兩者共占材料的體積百分比為5-40% ；鐵絲按常規(guī)方法在其表面 滲硼，滲硼層的厚度為50-500微米；形成的鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲的總體長(zhǎng)度相當(dāng)；按清潔球生產(chǎn)的常規(guī)方法將上述鍍鈷中碳鋼絲和滲硼鐵絲形成球狀的混合雙絲金屬 絲團(tuán)，金屬絲團(tuán)直徑為10-15cm，將若干金屬絲團(tuán)放入鑄型下型型腔中，金屬絲團(tuán)的松緊程 度由鐵絲和中碳鋼絲占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團(tuán)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；白口鑄鐵材料基體的準(zhǔn)備按重量百分含量C為2. 6% 2. 8%、Si為1. 6% 2. 2%、Mn 為0. 5-0. 7%、Y為0. 5-2%、Ρ<0. 08%,S <0. 25%、其余為Fe的進(jìn)行配料，白口鑄鐵材料在感應(yīng) 電爐中熔化，熔化溫度為1460-1510°C ；將上述白口鑄鐵鐵水澆入裝有金屬絲團(tuán)的干砂鑄型；液態(tài)鐵水將鍍鈷中碳鋼絲和滲硼 鐵絲包圍，然后冷卻凝固，形成以白口鑄鐵為基的其中分布有金屬絲團(tuán)的材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐蝕白口鑄鐵材料及其制備方法，該材料具有良好的性能。該制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。該耐蝕白口鑄鐵材料以白口鑄鐵為基體，在基體中分布著中由鐵絲和中碳鋼絲形成的金屬絲團(tuán)，所用鐵絲和中碳鋼絲直徑均為1-2mm，鐵絲和中碳鋼絲兩者共占材料的體積百分比為5-40%，金屬絲團(tuán)的直徑為10-15cm。
文檔編號(hào)C22C121/00GK102071382SQ20111000747
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者王玲, 趙浩峰, 郭超 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)