一种过共晶高铬铸铁穿孔机导板的制备方法
阅读说明：本技术 一种过共晶高铬铸铁穿孔机导板的制备方法 (Preparation method of guide plate of hypereutectic high-chromium cast iron puncher ) 是由 艾云龙 林星豪 陈卫华 黄明富 王义良 曾天佑 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种过共晶高铬铸铁穿孔机导板的制备方法,该奥氏体高铬铸铁的化学成分为：C 3.0～3.5％、Cr 30～35％、Si 1.5～2.0％、Ni 4.0～4.5％、Ti 0.4～2.0％、N 0～0.8％、Al 1.3～1.7％、P≤0.05％、S≤0.05％,余量为Fe；所述制备方法包括以下步骤,S1、熔炼：将生铁、硅铁、石墨、电解镍、锰铁放入熔炼炉中熔炼升温,后加入Al进行脱氧,之后在铁水中加入一定量Ti和N元素；S2、浇铸：将金属液浇注到模具成型,待冷却至室温即可得到成品。本发明通过合理控制了过共晶高铬铸铁穿孔机导板的化学成分含量,通过引入Ti、N元素,稳定奥氏体相区,并形成第二相硬质颗粒,从而得到综合性能优良的过共晶高铬铸铁穿孔机导板并改善其综合性能并提高在极端工作环境的使用寿命。(The invention discloses a preparation method of a guide plate of a perforator for hypereutectic high-chromium cast iron, which comprises the following chemical components: 3.0-3.5% of C, 30-35% of Cr, 1.5-2.0% of Si, 4.0-4.5% of Ni, 0.4-2.0% of Ti, 0-0.8% of N, 1.3-1.7% of Al, less than or equal to 0.05% of P, less than or equal to 0.05% of S and the balance of Fe; the preparation method comprises the following steps of S1 smelting: putting pig iron, ferrosilicon, graphite, electrolytic nickel and ferromanganese into a smelting furnace for smelting and heating, then adding Al for deoxidation, and then adding a certain amount of Ti and N elements into the molten iron; s2, casting: and pouring the molten metal into a mold for molding, and cooling to room temperature to obtain a finished product. The invention reasonably controls the chemical component content of the guide plate of the hypereutectic high-chromium cast iron puncher, stabilizes an austenite phase region by introducing Ti and N elements, and forms second-phase hard particles, thereby obtaining the guide plate of the hypereutectic high-chromium cast iron puncher with excellent comprehensive performance, improving the comprehensive performance and prolonging the service life in extreme working environment.)
技术领域
本发明涉及高性能耐磨材料领域，具体涉及一种过共晶高铬铸铁穿孔机导板的制备方法。
背景技术
无缝钢管生产在国民经济中占有重要的地位，世界各国都十分重视无缝钢管生产技术的发展。穿孔机导板是无缝钢管生产中消耗量很大的一种工艺备件，作用是控制荒管的外径并防止振动，其质量与使用寿命的高低直接影响到无缝钢管的质量和生产效率。
近年来随着我国无缝钢管市场需求量的不断提高，无缝钢管行业的迅猛发展，许多企业引进了大量国际先进水平的合金无缝钢管生产机组。这些机组尤其是大口径机组，轧制速度加快，轧制力加大，特别是在轧制合金无缝钢管时，轧制力更大，传统材质的高铬白口铸铁穿孔机导板在高温、激冷等恶劣环境中交替循环使用，其组织就会在奥氏体、马氏体之间交替循环转变，奥氏体转变为马氏体时会发生体积膨胀，因此，穿孔机导板表面易出现龟裂裂纹，并且马氏体基体材料的韧性较低，韧性较低会发生磨粒剥落，增加材料磨损速度。因此对此类环境中使用的穿孔机导板，全奥氏体基体的材料能更好的适应剧烈冲击磨损。若改变穿孔机导板化学的成分，在高铬铸铁穿孔机导板中加入Ti、N元素，不仅能达到扩大奥氏体相区的作用，还能在基体中生成第二相硬质颗粒，使得在保证获得奥氏体基体的前提下，进一步提高高铬铸铁穿孔机导板的硬度、耐磨性和使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种过共晶高铬铸铁穿孔机导板的制备方法，通过合理控制了过共晶高铬铸铁穿孔机导板的化学成分含量，通过引入Ti、N元素，稳定奥氏体相区，并形成第二相硬质颗粒，从而得到综合性能优良的过共晶高铬铸铁穿孔机导板并改善其综合性能并提高在极端工作环境的使用寿命。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种过共晶高铬铸铁穿孔机导板的制备方法，该奥氏体高铬铸铁的化学成分为：C 3.0～3.5％、Cr 30～35％、Si 1.5～2.0％、Ni 4.0～4.5％、Ti 0.4～2.0％、N 0～0.8％、Al 1.3～1.7％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe；所述制备方法包括以下步骤，
S1、熔炼：将生铁、硅铁、石墨、电解镍、锰铁放入熔炼炉中熔炼升温，后加入Al进行脱氧，之后在铁水中加入一定量Ti和N元素；
S2、浇铸：将金属液浇注到模具成型，待冷却至室温即可得到成品。
优选的，所述步骤S1中熔炼温度为1450℃～1500℃。
优选的，所述步骤S2中加入的Ti、N元素来源为钛铁、纯钛粉和氮化铬铁，加入方式为将钛铁、纯钛粉和氮化铬铁粉经过压片机压片后直接投入的方式加入。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明通过合理控制过共晶高铬铸铁穿孔机导板的元素组成，在高铬铸铁中引入N元素，能扩大奥氏体相区，减少Ni的使用量，减低成本；而Ti元素的加入，不仅能增加N元素的溶解量，还能在浇注过程中形成TiC和TiN，作为第二相硬质颗粒，阻碍晶粒长大，提高高铬铸铁穿孔机导板的硬度、耐磨性和使用寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1中高铬铸铁试样横向金相组织金相图；
图2为实施例1中高铬铸铁试样纵向金相组织金相图；
图3为实施例2中引入Ti、N元素高铬铸铁试样XRD图谱；
图4为实施例2中引入Ti、N元素高铬铸铁试样SEM图与EDS分析结果；
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例1
本发明提出的一种过共晶高铬铸铁穿孔机导板的制备方法，其化学成分按重量百分比计为：C 3.33％、Cr 33％、Si 1.68％、Ni 4.2％、Ti 0.8％、Al 1.5％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe。通过在高铬铸铁中引入Ti、N元素，平衡了硬度与韧性的矛盾，降低成本并提高耐磨性。
该制备方法包括以下步骤：
S1、熔炼：将生铁、硅铁、石墨、电解镍、锰铁放入熔炼炉中熔炼升温，熔炼温度为1450℃；后加入Al进行脱氧，之后在铁水中加入钛铁、纯钛粉和氮化铬铁。
S2、浇铸：将金属液浇注到模具成型，待冷却至室温即可得到成品。
其横向金相组织如图1所示，纵向金相组织如图2所示。
实施例2
本发明提出的一种过共晶高铬铸铁穿孔机导板的制备方法，其化学成分按重量百分比计为：C 3.33％、Cr 33％、Si 1.68％、Ni 4.2％、Ti 1.2％、N 0.2％、Al 1.5％、P≤0.05％、S≤0.05％，余量为Fe。通过在高铬铸铁中引入Ti、N元素，平衡了硬度与韧性的矛盾，降低成本并提高耐磨性。
该制备方法包括以下步骤：
S1、熔炼：将生铁、硅铁、石墨、电解镍、锰铁放入熔炼炉中熔炼升温，熔炼温度为1500℃；后加入Al进行脱氧，之后在铁水中加入钛铁、纯钛粉和氮化铬铁。
S2、浇铸：将金属液浇注到模具成型，待冷却至室温即可得到成品。
其XRD图谱如图3所示，SEM图与EDS检测结果如图4所示。
其中，表1为实施例1、2的试样力学性能表。
表1
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。