CN101487102B - 无钼镍中铬耐磨铸钢件及其制造方法 - Google Patents

无钼镍中铬耐磨铸钢件及其制造方法 Download PDF

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CN101487102B CN2009101053664A CN200910105366A CN101487102B CN 101487102 B CN101487102 B CN 101487102B CN 2009101053664 A CN2009101053664 A CN 2009101053664A CN 200910105366 A CN200910105366 A CN 200910105366A CN 101487102 B CN101487102 B CN 101487102B
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Abstract

本发明属于金属耐磨材料技术领域，尤其涉及一种无钼镍中铬耐磨铸钢件及其制造方法，该无钼镍中铬耐磨铸钢件包括如下质量百分比的成分：C：0.35-0.65wt％，Cr：5.0-7.0wt％，B：0.003-0.006wt％，Si：0.2-0.5wt％，Mn：0.8-1.0wt％，Y：0.03-0.08wt％，Ti：0.05-0.15wt％，V：0.04-0.08wt％，N：0.02-0.05wt％，S：＜0.04wt％，P：＜0.05wt％，余量为Fe。本发明所述提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件利用电炉便可生产，采用砂型铸造；本发明采用油温不同的两种淬火油进行分级淬火，使铸钢淬透层深度超过60mm，硬度高、硬度均匀性好，且热处理时不会出现裂纹；铸钢中不含镍、钼等昂贵合金元素，原材料来源丰富，生产成本低廉，具有很好的经济效益。

Description

无钼镍中铬耐磨铸钢件及其制造方法
技术领域
本发明属于金属耐磨材料技术领域，特别涉及一种无钼镍中铬耐磨铸钢件及其制造方法。
背景技术
磨损是冶金、矿山、电力、机械、石油、化工、建材和军工等部门普遍存在的材料失效形式，开发新型耐磨材料以满足上述部门的需求，一直是材料研究者不断关注的课题。
中国发明专利CN1150979公开了一种高铬抗磨铸钢，其化学成分及重量百分含量如下：C：1.2-2.5wt％，Mn≤0.6wt％，Si≤0.6wt％，Cr：11.5-13.5wt％，Mo：0.7-1.2wt％，Cu：0.5-1.0wt％，V：3.5-4.5wt％，Re：0.03-0.05wt％，S：≤0.06wt％，P≤0.06wt％，其余为Fe，它具有高硬度的同时，也具有较高的强度和韧性，它应用范围广泛，比传统耐磨材料其使用寿命有较大幅度提高，应用于特硬矿石的粉碎效果更加明显；由于含有较多的价格昂贵的V(钒)、Mo(钼)等元素，生产成本高，产品市场竞争力弱。
中国发明专利CN1851026还公开了一种高铬铸钢磨球及制备方法，其重量百分含量如下：C：1.0-1.6wt％，Si：0.5-1.0wt％，Mn：0.5-1.0wt％，Cr：10-18wt％，Re：0.03-0.1wt％，Al：0.03-0.1wt％，Mo：1.0-3.0wt％，Ni：1.0-2.0wt％，V：0.3-1.0wt％，P：≤0.03wt％，S：≤0.03wt％，余量为铁及不可避免的杂质元素，浇铸成型后，经900-950℃二次淬火处理，再经400-450℃二次回火处理，它具有硬度高(HRc≥61)、韧性好(ak≥10J/cm2)、抗拉强度高(σb≥800MPa)，有效降低了磨球破球率，降低了磨球单位磨耗；由于含有加工昂贵的Ni(镍)、Mo(钼)元素以及含有较多的Cr(铬)，同样存在生产成本高的不足。
专利RU2303077-C1也公开了一种耐磨钢，其重量百分含量如下：C：0.30-0.35wt％，Si：0.30-0.50wt％，Mn：0.80-1.20wt％，Cr：0.95-1.40wt％，Mo：0.20-0.30wt％，Ni：0.80-1.10wt％，Cu：＜0.30wt％，V：0.10-0.15wt％，Ca：0.005-0.01wt％，Ce：0.005-0.01wt％，Al：0.03-0.06wt％，余量为Fe，由于含有价格昂贵的镍、钼合金元素，同样存在生产成本高的不足。
专利RU2303076-C1还公开了一种耐磨钢，其重量百分含量如下：C：0.38-0.45wt％，Si：0.40-0.50wt％，Mn：0.80-1.20wt％，Cr：2.00-2.50wt％，Mo：0.20-0.30wt％，Ni：1.30-1.60wt％，Cu：＜0.30wt％，V：0.10-0.15wt％，Ca：0.005-0.01wt％，Ce：0.005-0.01wt％，Al：0.03-0.06wt％，余量为Fe，由于含有价格昂贵的镍、钼合金元素，同样存在生产成本高的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无钼镍中铬耐磨铸钢件及其制造方法，旨在解决现有技术中的耐磨钢因含有钼、镍而导致生产成本高的问题。
本发明是这样实现的，一种无钼镍中铬耐磨铸钢件，包括如下质量百分比的成分：
C：0.35-0.65wt％，Cr：5.0-7.0wt％，B：0.003-0.006wt％，Si：0.2-0.5wt％，Mn：0.8-1.0wt％，Y：0.03-0.08wt％，Ti：0.05-0.15wt％，V：0.04-0.08wt％，N：0.02-0.05wt％，S：＜0.04wt％，P：＜0.05wt％，余量为Fe。
本发明的另一目的在于提供一种如前所述的无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法，包括如下步骤：
①将废钢、生铁、铬铁、硅铁和锰铁混合加热熔化；
②炉前调整成分合格后将温度升至1590-1620℃，进行脱氧处理，然后出炉；
③将钇基稀土、钛铁、硼铁和钒氮合金破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下温度烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④铸件采用砂型铸造，钢水浇铸温度为1460-1480℃；
⑤将浇注成型后的铸件随炉加热至1000-1050℃并保温一段时间，然后将铸件分别在油温不同的淬火油中淬火冷却，最后将铸件置于保温坑或保温炉中缓冷；
⑥将淬火后的铸件进行回火处理。
具体地，所述步骤②所采用的脱氧处理方法具体为：用硅-钙合金预脱氧，用铝终脱氧。
所述硅-钙合金加入量与钢水质量百分比为0.15％～0.30％，所述铝加入量与钢水质量百分比为0.10％～0.15％。
所述步骤⑤中铸件的保温时间为4-6小时，然后将铸件在20-35℃的低温淬火油中淬火并在该低温淬火油中冷却，其中铸件与该低温淬火油的质量比为1∶(12-15)；接着将铸件在100-120℃的高温淬火油中淬火并在该高温淬火油中冷却，其中铸件与该高温淬火油的质量比为1∶(8-10)。
所述铸件在20-35℃的低温淬火油中的冷却时间为8-10分钟；所述铸件在100-120℃的高温淬火油中的冷却时间为30-35分钟。
所述步骤⑥中的回火处理的温度为300-350℃，回火加热时的升温速度为80-120℃/小时，保温时间8-10小时，然后将铸件冷却。
所述冷却方式具体为：先将铸件炉冷至180℃，然后在空气中冷却至室温。
本发明所述提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件利用电炉便可生产，采用砂型铸造；本发明采用油温不同的两种油进行分级淬火，使铸钢淬透层深度超过60mm，硬度高、硬度均匀性好，且热处理时不会出现裂纹；铸钢中不含镍、钼等昂贵合金元素，原材料来源丰富，生产成本低廉，具有很好的经济效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明目的是在中碳铸钢中，加入适量铬和微量硼，用于改善材料淬透性；加入少量钛铁和钒氮合金，用于细化凝固组织；加入少量钇基稀土，用于细化凝固组织，并改善夹杂物形态和分布；在此基础上进行改善组织和提高材料性能热处理，最后获得马氏体基体上加孤立分布碳化物的显微组织，使无钼镍中铬耐磨铸钢具有优异的耐磨性；此外，中铬耐磨铸钢中不含价格昂贵的钼、镍等合金元素，具有较低的生产成本。
本发明的目的可以通过以下措施来实现：
一种无钼镍中铬耐磨铸钢件，包括如下重量百分比的成分：
C：0.35-0.65wt％，Cr：5.0-7.0wt％，B：0.003-0.006wt％，Si：0.2-0.5wt％，Mn：0.8-1.0wt％，Y：0.03-0.08wt％，Ti：0.05-0.15wt％，V：0.04-0.08wt％，N：0.02-0.05wt％，S：＜0.04wt％，P：＜0.05wt％，余量为Fe。
本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件的各组分具体实施例如下：
Figure GSB00000092332500041
  八   0.455   5.7   0.00405   0.305   0.87   0.0625   0.115   0.066   0.0395   0.0295   0.036   92.31745
  九   0.47   5.8   0.0042   0.32   0.88   0.06   0.11   0.064   0.038   0.028   0.034   92.1918
  十   0.485   5.9   0.00435   0.335   0.89   0.0575   0.105   0.062   0.0365   0.0265   0.032   92.06615
  十一   0.50   6.0   0.0045   0.35   0.90   0.055   0.10   0.06   0.035   0.025   0.03   91.9405
  十二   0.515   6.1   0.00465   0.365   0.91   0.0525   0.095   0.058   0.0335   0.0235   0.028   91.81485
  十三   0.53   6.2   0.0048   0.38   0.92   0.05   0.09   0.056   0.032   0.022   0.026   91.6892
  十四   0.545   6.3   0.00495   0.395   0.93   0.0475   0.085   0.054   0.0305   0.0205   0.024   91.56355
  十五   0.56   6.4   0.00510   0.41   0.94   0.045   0.08   0.052   0.029   0.019   0.022   91.4379
  十六   0.575   6.5   0.00525   0.425   0.95   0.0425   0.075   0.05   0.0275   0.0175   0.02   91.31225
  十七   0.59   6.6   0.0054   0.44   0.96   0.04   0.07   0.048   0.026   0.016   0.018   91.1866
  十八   0.605   6.7   0.00555   0.455   0.97   0.0375   0.065   0.046   0.0245   0.0145   0.016   91.06095
  十九   0.62   6.8   0.0057   0.47   0.98   0.035   0.06   0.044   0.0230   0.013   0.014   90.9353
  二十   0.635   6.9   0.00585   0.485   0.99   0.0325   0.055   0.042   0.0215   0.0115   0.012   90.80965
  二十一   0.65   7.0   0.006   0.50   1.0   0.03   0.05   0.04   0.02   0.01   0.01   90.684
  八   0.455   5.7   0.00405   0.305   0.87   0.0625   0.115   0.066   0.0395   0.0295   0.036   92.31745
  二十二   0.65   7.0   0.006   0.5   1.0   0.08   0.15   0.08   0.05   0.04   0.05   90.394
合金材质的性能是由金相组织决定的，而一定的组织取决于化学成分及热处理工艺，本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件的化学成分是这样确定的：
C：C是影响钢淬透性的最主要元素，对钢的组织和力学性能的影响十分明显。在其它元素确定的前提下，含C量较低时(＜0.3％)，其淬火后的显微组织为板条马氏体+残余奥氏体，或板条马氏体+贝氏体+残余奥氏体；随着碳含量增加，淬火组织逐渐转变为隐针马氏体+残余奥氏体+碳化物，或隐针马氏体+残余奥氏体+贝氏体+碳化物。从力学性能来看，随着C含量的增加，强度、硬度不断提高，因而抵抗切削及犁沟的能力增加，耐磨性提高。然而，随着C含量的进一步增加，硬度越来越高，塑性及韧性变差。若C含量过低，则淬透性和淬硬性低，耐磨性差，且C含量过低时使熔点升高，流动性下降，铸造性能恶化，因此C质量百分含量以0.35-0.65wt％为宜。
Cr：Cr部分溶于基体中，能提高钢的淬透性、增加钢的回火稳定性，部分形成碳化物，有利于耐磨性的增加，Cr含量过高，碳化物数量增加，铸钢脆性增大，Cr含量过低，铸钢淬透性差，高硬度抗磨碳化物数量少，铸钢耐磨性差，因此Cr质量百分含量以5.0-7.0wt％为宜。
B：钢中适量地加入B可明显提高钢的淬透性，但在淬火加热时，B能促使晶粒长大，降低钢的力学性能；为避免晶粒长大，在加入硼的同时，还需加入适量稀土元素，因此B质量百分含量以0.003-0.006wt％为宜。
Si和Mn：钢中加入适量的Si和Mn具有良好的脱氧作用，而且加入Mn可明显改善钢的淬透性，但Si和Mn的加入易使铸钢出现回火脆性，因此将Si含量控制在0.2-0.5wt％，Mn含量控制在0.8-1.0wt％。
Y：钢中加入稀土可以起到细化、净化、合金化的作用，使钢的各项性能有所提高，稀土的加入，还可改善夹杂物形态和分布，提高钢的各项性能指标，但稀土加入量过多，反而增加钢中夹杂物，恶化钢的性能，因此将Y含量控制在0.03-0.08wt％。
V，Ti和N：钢中加入少量V，Ti和N，主要是为了细化凝固组织，改善钢的力学性能和耐磨性；另外，V，Ti和N，C形成钒、钛氮化物及碳化物，可以作为铸钢中碳化物形核核心，促使碳化物细化和孤立分布，加入量过多，将增加钢的成本，因此将Ti含量控制在0.05-0.15wt％，V含量控制在0.04-0.08wt％，N含量控制在0.02-0.05wt％。
微量杂质是原料中不可避免带入的，其中主要有P和S，均是有害元素，为了保证铸钢的强度、韧性和耐磨性，P含量控制在0.05wt％以下，S含量控制在0.04wt％以下。
一种如前所述的无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法，包括如下步骤：
①将废钢、生铁、铬铁、硅铁和锰铁混合加热熔化；
②炉前调整成分合格后将温度升至1590-1620℃，进行脱氧处理，然后出炉；本发明具体实施例中，所述脱氧处理方法具体为：用硅-钙合金预脱氧，用铝终脱氧，其中硅-钙合金加入量与钢水质量百分比为0.15％～0.30％，铝加入量与钢水质量百分比为0.10％～0.15％；
③将钇基稀土、钛铁、硼铁和钒氮合金破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下温度烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④铸件采用砂型铸造，钢水浇铸温度为1460-1480℃；
⑤将浇注成型后的铸件随炉加热至1000-1050℃并保温一段时间，然后将铸件分别在油温不同的淬火油中淬火冷却，最后将铸件置于保温坑或保温炉中缓冷；本发明具体实施例中，铸件的保温时间为4-6小时，然后将铸件在20-35℃的低温淬火油中淬火并在该低温淬火油中冷却8-10分钟，其中铸件与该低温淬火油的质量比为1∶(12-15)；接着将铸件在100-120℃的高温淬火油中淬火并在该高温淬火油中冷却30-35分钟，其中铸件与该高温淬火油的质量比为1∶(8-10)；
⑥将淬火后的铸件进行回火处理，本发明具体实施例中，回火处理的温度为300-350℃，回火加热时的升温速度为80-120℃/小时，保温时间8-10小时，然后将铸件冷却，具体冷却方式为：先将铸件炉冷至180℃，然后在空气中冷却至室温。
铸钢的性能与其制造方法有直接关系，其步骤是：
首先将铸件随炉加热至1000-1050℃，加热温度较低时，高温奥氏体化时基体中固溶的碳及合金元素数量少，高温奥氏体淬透性差，淬火组织中易出现低硬度珠光体，降低铸钢耐磨性；而且淬火温度低时，碳化物形态变化不明显。随着淬火温度的提高，高温奥氏体化时基体中固溶的碳及合金元素数量增加，铸钢淬透性明显提高，且碳化物形态也不断改善，有利于改善铸钢力学性能及耐磨性；淬火温度1000-1050℃时，效果最好。继续提高淬火温度，不仅增加能耗，而且组织粗大，反而降低铸钢力学性能。
中铬铸钢中不含镍、钼等合金元素，直接空冷淬火，硬度低，淬透性差，导致材料耐磨性较差。由于铸钢中含有较多的碳和铬等元素，直接用水淬或油淬，由于冷却速度太快，导致铸件内应力增大，淬火过程中极易出现裂纹。本发明先用低温淬火油对铸件进行快速冷却，防止出现珠光体转变；另外，为了防止淬火油升温过快，将铸件与20-35℃淬火油的质量比控制为1∶(12-15)；在淬火后期，为了防止铸件因冷却过快而产生裂纹，将铸件在油温100-120℃的淬火油中继续冷却30-35分钟，并将铸件与100-120℃淬火油的质量比控制为1∶(8-10)；然后将铸件置于保温坑或保温炉中缓冷，这样使淬火组织中既可得到高硬度马氏体组织，又不会产生淬火裂纹。
中铬铸钢淬火后，内应力大，需要进行回火处理，以消除应力，稳定组织。铸件在300-350℃下进行回火处理，回火保温时间8-10小时。回火温度过低或回火保温时间过短，内应力去除不明显，回火温度过高，硬度明显下降，降低铸钢耐磨性，回火保温时间过长，既增加能耗，也降低生产效率；回火加热时的升温速度过快，回火时易出现裂纹，将升温速度控制在80-120℃/小时，既不会出现裂纹，也确保了高的生产效率；中铬铸钢铸件淬火后在300-350℃下进行回火处理，回火加热时的升温速度为80-120℃/小时，保温时间8-10小时，回火效果最好。
本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件及其制造方法与现有技术相比，具有以下特点：
(1)本发明中铬耐磨铸钢件不含镍、钼等贵重合金元素，原材料来源丰富，生产成本低廉；
(2)本发明采用油温不同的两种油进行分级淬火，使铸钢淬透层深度超过60mm，而且硬度高、硬度均匀性好，且热处理时不会出现裂纹；
(3)本发明中铬耐磨铸钢件硬度达到58-60HRC，表面硬度差小于1.8HRC，冲击韧性达到15-18J/cm2。
(4)本发明中铬耐磨铸钢件具有优良的耐磨性，比高锰钢提高2-4倍，比低合金马氏体耐磨钢提高1-1.5倍，比含镍、钼的空冷中铬铸钢提高30-80％。
下面结合实施例对本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法作进一步详述：
实施例1：
用500公斤中频感应电炉熔炼本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件，其制造方法步骤是：
①将废钢、生铁、铬铁、硅铁和锰铁混合加热熔化；
②炉前调整成分合格后将温度升至1592℃，用硅-钙合金预脱氧，用铝终脱氧，而后出炉，其中硅-钙合金加入量与钢水质量百分比为0.28％，铝加入量与钢水质量百分比为0.11％；
③将钇基稀土、钛铁、硼铁和钒氮合金破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④铸件用砂型铸造，钢水浇铸温度为1465℃；
⑤铸件随炉加热至1030℃，保温5小时后，先用油温20-35℃淬火油冷却9分钟，其中铸件与20-35℃淬火油的质量比为1∶14，随后将铸件在油温100-120℃的淬火油中冷却32分钟，其中铸件与100-120℃淬火油的质量比为1∶9，然后将铸件置于保温坑中缓冷；
⑥淬火后的铸件在320℃下进行回火处理，回火加热时的升温速度为100℃/小时，保温时间9小时，然后炉冷至180℃后空气冷却至室温。铸钢化学成分见表1，铸钢力学性能见表2。
表1：铸钢化学成分(质量wt％)
  元素   C   Cr   B   Si   Mn   Y
  成分   0.64   6.97   0.003   0.24   0.80   0.08
  元素   Ti   V   N   S   P   Fe
  成分   0.06   0.07   0.05   0.031   0.040   余量
表2：铸钢力学性能
  硬度/HRC   硬度差/HRC   冲击韧性/J.cm<sup>-2</sup>
  59.8   1.4   15.7
实施例2：
用1000公斤中频感应电炉熔炼本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件，其制造方法步骤是：
①将废钢、生铁、铬铁、硅铁和锰铁混合加热熔化；
②炉前调整成分合格后将温度升至1619℃，用硅-钙合金预脱氧，用铝终脱氧，而后出炉，其中硅-钙合金加入量与钢水质量百分比为0.18％，铝加入量与钢水质量百分比为0.15％；
③将钇基稀土、钛铁、硼铁和钒氮合金破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④铸件用砂型铸造，钢水浇铸温度为1475℃；
⑤铸件随炉加热至1000℃，保温6小时后，先用油温20-35℃淬火油冷却10分钟，其中铸件与20-35℃淬火油的质量比为1∶15，随后将铸件在油温100-120℃的淬火油中冷却30分钟，其中铸件与100-120℃淬火油的质量比为1∶8，然后将铸件置于保温炉中缓冷；
⑥淬火后的铸件在300℃下进行回火处理，回火加热时的升温速度为120℃/小时，保温时间10小时，然后炉冷至180℃后空气冷却至室温。铸钢化学成分见表3，铸钢力学性能见表4。
表3 铸钢化学成分(质量wt％)
  元素   C   Cr   B   Si   Mn   Y
  成分   0.36   6.11   0.005   0.48   0.97   0.04
  元素   Ti   V   N   S   P   Fe
  成分   0.14   0.04   0.03   0.029   0.038   余量
表4 铸钢力学性能
  硬度/HRC   硬度差/HRC   冲击韧性/J.cm<sup>-2</sup>
  58.5   1.1   17.8
实施例3：
用750公斤中频感应电炉熔炼本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件，其制造方法步骤是：
①将废钢、生铁、铬铁、硅铁和锰铁混合加热熔化；
②炉前调整成分合格后将温度升至1604℃，用硅-钙合金预脱氧，用铝终脱氧，而后出炉，其中硅-钙合金加入量与钢水质量百分比为0.22％，铝加入量与钢水质量百分比为0.13％；
③将钇基稀土、钛铁、硼铁和钒氮合金破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④铸件用砂型铸造，钢水浇铸温度为1462℃；
⑤铸件随炉加热至1050℃，保温4小时后，先用油温20-35℃淬火油冷却8分钟，其中铸件与20-35℃淬火油的质量比为1∶12，随后将铸件在油温100-120℃的淬火油中冷却35分钟，其中铸件与100-120℃淬火油的质量比为1∶10，然后将铸件置于保温炉中缓冷；
⑥淬火后的铸件在350℃下进行回火处理，回火加热时的升温速度为80℃/小时，保温时间8小时，然后炉冷至180℃后空气冷却至室温。铸钢化学成分见表5，铸钢力学性能见表6。
表5 铸钢化学成分(质量wt％)
  元素   C   Cr   B   Si   Mn   Y
  成分   0.49   5.08   0.006   0.38   0.91   0.05
  元素   Ti   V   N   S   P   Fe
  成分   0.12   0.06   0.04   0.030   0.044   余量
表6 铸钢力学性能
  硬度/HRC   硬度差/HRC   冲击韧性/J.cm<sup>-2</sup>
  59.1   1.5   16.7
实施例4：
用500公斤中频感应电炉熔炼本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件，其制造方法步骤是：
①将废钢、生铁、铬铁、硅铁和锰铁混合加热熔化；
②炉前调整成分合格后将温度升至1598℃，用硅-钙合金预脱氧，用铝终脱氧，而后出炉，其中硅-钙合金加入量与钢水质量百分比为0.18％，铝加入量与钢水质量百分比为0.12％；
③将钇基稀土、钛铁、硼铁和钒氮合金破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④铸件用砂型铸造，钢水浇铸温度为1473℃；
⑤铸件随炉加热至1035℃，保温5小时后，先用油温20-35℃淬火油冷却9分钟，其中铸件与20-35℃淬火油的质量比为1∶13，随后将铸件在油温100-120℃的淬火油中冷却32分钟，其中铸件与100-120℃淬火油的质量比为1∶9。然后将铸件置于保温坑中缓冷。
⑥淬火后的铸件在320℃下进行回火处理，回火加热时的升温速度为90℃/小时，保温时间9小时，然后炉冷至180℃后空气冷却至室温。铸钢化学成分见表7，铸钢力学性能见表8。
表7 铸钢化学成分(质量wt％)
  元素   C   Cr   B   Si   Mn   Y
  成分   0.51   6.38   0.004   0.28   0.86   0.04
  元素   Ti   V   N   S   P   Fe
  成分   0.08   0.07   0.05   0.035   0.041   余量
表8 铸钢力学性能
  硬度/HRC   硬度差/HRC   冲击韧性/J.cm<sup>-2</sup>
  59.4   1.2   17.3
取本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件制成的锤头和衬板，分别在锤式破碎机和
Figure GSB00000092332500131
球磨机上，进行装机运行试验，前者用于破碎铁矿石，后者用于研磨火电厂煤粉。结果显示，用本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢制造的耐磨铸件，使用安全，使用中无断裂、破碎现象出项，使用寿命比普通耐磨铸件明显延长，其中在锤式破碎机上，本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件比高锰钢锤头提高2-4倍，在球磨机上，本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件比低合金马氏体耐磨钢衬板提高1-1.5倍，比含镍、钼的空冷中铬铸钢衬板提高30-80％，且生产成本比含镍、钼的空冷中铬铸钢降低30％以上，与低合金马氏体耐磨钢相当；本发明所提供的无钼镍中铬耐磨铸钢件的推广应用，具有显著的经济和社会效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法，该无钼镍中铬耐磨铸钢件包括如下质量百分比的成分：C：0.35-0.65wt％，Cr：5.0-7.0wt％，B：0.003-0.006wt％，Si：0.2-0.5wt％，Mn：0.8-1.0wt％，Y：0.03-0.08wt％，Ti：0.05-0.15wt％，V：0.04-0.08wt％，N：0.02-0.05wt％，S：＜0.04wt％，P：＜0.05wt％，余量为Fe，其特征在于：该无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法包括如下步骤：
①将废钢、生铁、铬铁、硅铁和锰铁混合加热熔化；
②炉前调整成分合格后将温度升至1590-1620℃，进行脱氧处理，然后出炉；
③将钇基稀土、钛铁、硼铁和钒氮合金破碎至粒度小于12mm的小块，经220℃以下温度烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；
④铸件采用砂型铸造，钢水浇铸温度为1460-1480℃；
⑤将浇注成型后的铸件随炉加热至1000-1050℃并保温一段时间，然后将铸件在油温不同的两种淬火油中进行分级淬火，最后将铸件置于保温坑或保温炉中缓冷；
⑥将淬火后的铸件进行回火处理。
2.如权利要求1所述的无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法，其特征在于：所述步骤②所采用的脱氧处理方法具体为：用硅-钙合金预脱氧，用铝终脱氧。
3.如权利要求2所述的无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法，其特征在于：所述硅-钙合金加入量与钢水质量百分比为0.15％～0.30％，所述铝加入量与钢水质量百分比为0.10％～0.15％。
4.如权利要求1所述的无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法，其特征在于：所述步骤⑤中铸件的保温时间为4-6小时，然后将铸件在20-35℃的低温淬火油中淬火并在该低温淬火油中冷却，其中铸件与该低温淬火油的质量比为1∶(12-15)；接着将铸件在100-120℃的高温淬火油中淬火并在该高温淬火油中冷却，其中铸件与该高温淬火油的质量比为1∶(8-10)。
5.如权利要求4所述的无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法，其特征在于：所述铸件在20-35℃的低温淬火油中的冷却时间为8-10分钟；所述铸件在100-120℃的高温淬火油中的冷却时间为30-35分钟。
6.如权利要求1所述的无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法，其特征在于：所述步骤⑥中的回火处理的加热温度为300-350℃，回火加热时的升温速度为80-120℃/小时，保温时间8-10小时，然后将铸件冷却。
7.如权利要求6所述的无钼镍中铬耐磨铸钢件的制造方法，其特征在于：所述冷却方式具体为：先将铸件炉冷至180℃，然后在空气中冷却至室温。
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