高铬锰耐磨铸铁在渣浆泵过流件上的开发应用

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1、高铬锰耐磨铸铁在渣浆泵过流件上的开发应用内容摘要：以高铬铸铁为基础，开发高耐磨低成本高铬锰耐磨铸铁用于渣浆泵过流件的制造。关键词：高铬锰耐磨铸铁；过流件；开发；应用 一．概述　　渣浆泵是氧化铝生产工艺流程中输送浆液的主要设备之一，其工况条件属低应力冲蚀磨料磨损，对过流件材质的主要技术要求是HRC≥55、ak≥4J/cm2，兼有抗腐蚀能力。含Cr12%以上的高铬铸铁因其优良的抗磨性，在国内外已得到广泛应用，目前渣浆泵过流件大都采用此类材质。这类材质的铸铁为了获得足够的淬透性，一般都含有1-3%的钼，但钼铁价格昂贵，而且价格持续上涨，按目前钼铁市场价格33万元/吨计算，每加入1%

2、钼，铸件成本增加6000元/吨左右。在过流件售价难以提高或提高幅度不大的情况下，这对于渣浆泵过流件生产制造企业是难以随的。为此寻求钼的代用材料，开发新型耐磨材质以降低生产制造成本满足使用要求势在必行、迫在眉睫。我厂以高铬铸铁为基础就此开展了高铬锰耐磨铸铁的开发应用，收到了良好的效果。 二．高铬铸铁化成分的作用及耐磨机里分析　　高铬铸铁主要含C、Si、Mn、Cr、Mo、Cu、Ni等化学成分，其金相组织最显著的特点是共晶碳化物为M7C3型，且呈网状分布，显微硬度高达Hv1300—1800，因而高铬铸铁具有优良的抗磨性能。　　C是提高材质硬度和耐磨性的重要元素，对高铬铸铁的组织和性

3、能影非常显著。C能较多地渗于奥氏体（A）中，增强A M转变后的硬度，形成高碳马氏体，以提高基体的硬度和耐磨性。C含量对共晶合金碳化物（K）的体积百分比有很大影响，提高C量，K量也相应增长，从而可进一步强化材质的整体抗磨性。但过量的C能使M相变温度（Ms）点显著下移并降低淬透性，材质脆性增大，机械性能恶化。高铬铸铁中C含量一般在3%左右，含C量大于3%的高铬铸铁多用于中低应力磨损工况，而C含量低于3%的高铬铸铁多用于冲击载荷、高应力的磨损工况。　　Si降低淬透性，所以Si一般限制在0.8%以下，但Si提高Ms点，当Mn量用的高进，允许把Si提高到1.0—1.2%。　　Mn稳定奥

4、氏体，但剧烈降低Ms点，带来大量残余奥氏体。Mn含量一般在2%以下。　　Cr是主要合金元素，足量的Cr（高于9%）能可靠地得到M7C3，Cr除与C形成碳化物外，尚有部分溶解于奥氏体中，起提高淬透性的作用。同时足量的Cr可提高材料磨蚀面的钝化力和钝化速度，这是由于Cr的氧化膜相当致密，具有很好的保护性的缘故。Cr含量一般在12—27%。　　Mo一部分进入碳化物，一部分溶入奥氏体，溶入的Mo可以提高淬透性，而且Mo降低Ms点的作用不太大，当Mo和Cu联合使用时，提高淬透性的作用更大。高铬铸铁大都含有1—3的Mo。　　Ni不溶于碳化物，全部进入奥氏体，可以充分发挥提高淬透性的作用，

5、但降低Ms点的作用比Mo大。Ni含量一般在2%以下。　　Cu能提高淬透性，作用小于Ni，Cu在奥氏体中的溶解度有限，用量通常很小在2%以下。 三．高铬锰耐磨铸铁的开发　　由于钼铁价格的持续上涨，为了在满足使用的前提下降低渣浆泵过流件的生产制造成本，我们在对现应用的高铬铸铁进行分析的基础上，对高铬锰耐磨铸铁在渣浆泵过流件上的开发应用进行了探索。　1．高铬锰耐磨铸铁化学成分的确定　　渣浆泵过流件工况条件属低应力、高速浆体磨料冲蚀磨损。结合上述高铬铸铁化学成分的作用及耐磨机理分析，遵循材料成本低、耐磨性能好、抗冲蚀能力强、淬透性好的化学成分确定原则，以一般高铬铸铁的化学成分为基础，

6、减钼增锰，确定高铬锰抗磨铸铁化学成分如下：表一 高铬锰抗磨铸铁的化学成分（%）CSiMnCrSP2.8-3.01.0-1.23.0-4.014.0-16.0＜0.08＜0.1 　2．高铬锰耐磨铸铁的铸造及热处理工艺要点　　①．采用中频感应炉熔炼，炉衬为酸性炉衬，炉料为废钢、铬铁、锰铁等，炉料在全装料后熔化，铬烧损大应最后加入。　　②．铁水出炉温度控制在1520O—1540OC，浇注温度为1380O—1420OC。　　③．针对渣浆泵过流件的结构特点采用同时凝固工艺，即遵循设置冷铁和气冒口，内外冷铁相结合，内浇口采用缝隙式浇口等原则。　　④．采用复合孕育剂对铁水进行孕育处理，孕育

7、剂用量为0.2-0.3%，粒度为4-8mm。　　⑤．低温装炉，以60OC/h加热速度升温至650OC（保温1小时），再升温至900OC（保温2-3小时），空冷，250OC回火（保温2-3小时），空冷。 　3．高铬锰耐磨铸铁和高铬铸铁的性能比较　　表二为高铬锰耐磨铸铁和高铬铸铁的性能对比，在合适的化学成分和适宜的铸造及热处理工艺的情况下，高铬锰抗磨铸铁可以获得和高铬铸铁相当的机械性能，在不含Mo、Cu的情况下可以获得满意的耐磨性，达到高铬铸铁的水平。表二 高铬锰抗磨铸铁和高铬然笏性能比较铸铁项目高铬锰铸铁