摘要：本文根據(jù)高溫耐磨蝕金屬零部件對材料的性能要求，研制成功了同時具有優(yōu)異耐磨性、耐蝕性及耐熱性的新型多元高溫耐磨耐蝕鑄造合金新材料，并在此基礎上開發(fā)出了在普通砂型鑄造條件下在普通鑄鋼件鑄造過程中在鑄鋼件表面制備上述新型高溫耐磨耐蝕合金層的復合鑄造新技術，合金層厚度根據(jù)需要和鑄件壁厚可在3～30mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，合金層與鑄鋼件本體之間為冶金結合。利用本技術生產(chǎn)的復合鑄造耐磨件已在線材軋鋼導衛(wèi)板、高壓閥門、高壓柱塞泵等耐磨耐蝕耐熱關鍵金屬零部件上得到成功工業(yè)應用，使用壽命大幅度提高。
一．前言
冶金、礦山、電力、水泥、石化等行業(yè)中大量金屬零部件都因磨損、腐蝕、氧化作用而失效，耐磨耐蝕金屬零部件的配件消耗量巨大，據(jù)不完全統(tǒng)計，每年全國各種金屬耐磨配件消耗量在數(shù)百萬噸以上（用傳統(tǒng)高合金耐磨材料制造整體耐磨零部件，不僅生產(chǎn)成本很高，而且脆性大，使用受到嚴重限制）。其中許多關鍵零部件（如：石油化工工業(yè)高壓閥門閥板、冶金工業(yè)軋鋼廠高溫耐磨件等）都在高溫、強腐蝕惡劣工作環(huán)境條件下承受強烈的磨損作用，這種嚴酷的工作條件對材料性能提出了很高的要求，不僅要求具備優(yōu)異的耐磨性能，而且同時還要求具有優(yōu)異的耐蝕性能與高溫抗氧化性能，迄今同時具有優(yōu)異耐磨性能、耐蝕性能與高溫抗氧化性能的材料國內(nèi)外并不多見，因此，研制出同時具備上述性能配合的新材料并開發(fā)出在普通鑄件表面制備上述高溫耐磨耐蝕合金層的復合鑄造新技術，無疑具有重要的意義。據(jù)此，本文研制成果同時具有優(yōu)異耐磨性、耐蝕性及耐熱性的新型多元高溫耐磨耐蝕鑄造合金新材料，開發(fā)出了在普通砂型鑄造條件下、普通鑄鋼件鑄造過程中、在鑄鋼件表面制備上述新型高溫耐磨耐蝕合金層的復合鑄造新技術，并在在線村軋鋼導衛(wèi)板、高壓閥門、高壓柱塞泵等耐磨耐蝕耐熱關鍵金屬零部件上得到成功工業(yè)應用。
二．新型高溫耐磨耐蝕鑄造合金及其復合鑄造技術的特點
本文借鑒航空發(fā)動機高溫耐磨材料設計思想，研究成功的具有優(yōu)異耐磨性能的特殊高溫耐磨耐蝕鑄造合金新材料為Ni-Fe-Cr-Si-W-Ti-V-Nb-C-B多元新型合金，既可采用普通中頻感應電爐熔煉直接鑄造成型，更可采用本文開發(fā)成功的新型復合鑄造技術以價格低廉、強韌性高的鑄鋼材料作為耐磨零部件的本體、在普通鑄造生產(chǎn)條件下，在鑄件澆鑄成型過程中直接合成并復合于鑄件承受耐磨作用的特定部件上，達到"好鋼用在刀刃上"的目的。本文新型高溫耐磨耐蝕鑄造合金及其復合鑄造技術具有以下突出特點：
1．性能優(yōu)異、生產(chǎn)成本低：用本技術成果生產(chǎn)的復合鑄造高溫耐磨耐蝕金屬鑄件，由于表面合金層為新型高溫耐磨耐蝕合金新材料（該高耐磨合金層的厚度根據(jù)需要可在3～30mm范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)），鑄件同時具有優(yōu)異的耐磨性能、耐蝕性能與耐熱性能；同時由于鑄件體由價格低廉、強韌性高的鑄鋼材料鑄造而成，因而其生產(chǎn)成本低廉。
2．經(jīng)濟效益高：由于采用本技術成果生產(chǎn)的高溫耐磨耐蝕復合鑄造金屬零部件的原材料成本低、產(chǎn)品性能好、銷售價格高，因而經(jīng)濟效益很好（例如：用本技術生產(chǎn)軋鋼導衛(wèi)板，其原材料成本平均低于6500元/噸，產(chǎn)品保守地按1.60萬元/噸的銷售價格計算，年產(chǎn)銷1500噸鑄件，即可實現(xiàn)1000萬元/年以上的利稅）。
3．技術先進、生產(chǎn)工藝簡單：凡具備普通鑄鋼生產(chǎn)條件的廠家，毋須其它固定資產(chǎn)投資即可采用本文技術生產(chǎn)產(chǎn)品。
4．適用面廣、市場巨大：本文成果可直接應用于冶金、礦山、水泥、石油化工、電力等各行業(yè)中各種常溫及高溫耐磨耐蝕零部件的生產(chǎn)，并大幅度提高耐磨壽命。
三．應用情況
線樹軋生產(chǎn)線導衛(wèi)板是一種消耗量較大的高溫高耐磨易損件，其工作條件很惡劣，不僅承受紅鋼的強烈高速滑動磨擦磨損作用、而且承受水冷激冷激熱作用，要求具有高的高溫耐磨性與良好的強韌性配合，采用本文技術生產(chǎn)的高溫耐磨耐蝕復合鑄造軋鋼導衛(wèi)板在首鋼等全國10余家軋鋼廠使用，使用壽命較現(xiàn)用鑄鐵導衛(wèi)板提高20倍以上、達到Ni-Cr合金導衛(wèi)板的3-5倍；油田高壓閥門閥板、枚塞泵柱塞等金屬零部件，由于同時承受高壓介質(zhì)、腐蝕（海洋及海灘油田尤其嚴重）、泥沙沖蝕磨損等的聯(lián)合作用，使用壽命很短，采用硬質(zhì)合金維焊或噴焊的上述零部件，其使用壽命也不足半年，采用本技術生產(chǎn)的上述關鍵金屬零部件，在大慶油田、天津大港油田已使用了近20個月，至今尚未失效。
四．結束語
本文研究成功的新型高溫耐磨耐蝕鑄造合金新材料，同時具有優(yōu)異的耐磨性能、耐蝕性能與耐熱性能，本身可以直接鑄造成型制造高溫耐磨耐蝕零部件；開發(fā)成功的新型高溫耐磨耐蝕金屬零部件復合鑄造技術，可在普通鑄造條件下生產(chǎn)出具有上述新型高溫耐磨耐蝕合金層的復合鑄造金屬零部件。上述高溫耐磨耐蝕鑄造合金新材料及其復合鑄造技術在冶金、石油、化工、電力等行業(yè)中具有廣闊的應用前景。
