CN101838775B - 一种高韧性中碳耐磨钢 - Google Patents

一种高韧性中碳耐磨钢 Download PDF

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Tianjin Sinoma Engineering Research Center Co., Ltd.
Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd
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SINOMA ZIBO HEAVY MACHINERY CO Ltd
TIANJIN SINOMA ENGINEERING RESEARCH CENTER Co Ltd
Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd
Sinoma Technology and Equipment Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种高韧性中碳耐磨钢，其化学成分(重量％)：C：0.1～0.8，Si：0.1～0.6，Mn：0.1～0.6，Cr：1.0～10.0，Ni：1.0～6.0，W：1.0～10.0，Mo：1.0～8.0，Ce：0.05～0.2，Y：0.05～0.2，Mg：0.05～0.2，Ti：0.05～0.2，S和P≤0.06，其余为Fe。本发明还公开了上述高韧性中碳耐磨钢的制备方法。本发明首先通过添加Y、Ce和Mg元素，提高合金的纯度，其次通过Ti合金化法增加晶粒的形核核心，提高合金的形核率，最后通过机械振动法破碎凝固前期形成的枝晶，再次增加形核核心，从而采用组合方式达到细化晶粒的目的，起到提高材料韧性的作用；本发明不仅可以大幅地提高材料的韧性，αk不低于40J/cm2，同时HRC达到55左右，使其具有优良的综合力学性能。

Description

一种高韧性中碳耐磨钢
技术领域
本发明涉及一种中碳耐磨钢，特别涉及一种高韧性中碳耐磨钢及其制备方法。 
背景技术
当今社会的高速发展，促进了城市建设的步伐，水泥无疑是任何建筑物所必须的工程材料，所以水泥的产量正在不断攀升。高温辊破是大型水泥生产设备的关键部件，在使用时不仅承受高温水泥熟料的磨损，同时还得承受一定数量的水泥大块熟料的冲击，故其加工材料是设备制造成功的核心技术，这方面材料制备在世界上都是技术难点，仅有少数国家和公司掌握此项技术，攻克此项技术难关，能为研制成功大型的水泥生产设备奠定基础，故而研制高温辊破材料技术至关重要。 
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种性能优良的高韧性中碳耐磨钢及其制备方法。 
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种高韧性中碳耐磨钢，其化学成分是(重量％)：C：0.1～0.8，Si：0.1～0.6，Mn：0.1～0.6，Cr：1.0～10.0，Ni：1.0～6.0，W：1.0～10.0，Mo：1.0～8.0，Ce：0.05～0.2，Y：0.05～0.2，Mg：0.05～0.2，Ti：0.05～0.2，S和P≤0.06，其余为Fe。 
本发明还可以采用如下技术方案： 
一种高韧性中碳耐磨钢，其化学成分是(重量％)：C：0.2～0.6，Si：0.1～0.6，Mn：0.1～0.6，Cr：2.0～6.0，Ni：1.0～6.0，W：1.0～6.0，Mo：1.0～6.0，Ce：0.1，Y：0.1，Mg：0.1，Ti：0.1，S和P≤0.06，其余为Fe。 
一种高韧性抗磨白口铁，其化学成分是(重量％)：C：0.3，Si：0.2，Mn：0.2，Cr：4.0，Ni：4.0，W：3.0，Mo：3.0，Ce：0.1，Y：0.1，Mg：0.1，Ti：0.1，S和P≤0.06，其余为Fe。 
本发明还提供了上述高韧性中碳耐磨钢的制备方法，包括以下步骤： 
第一步，按照该中碳钢的化学成分，分别计算并称取废钢、硅铁、锰铁、镍板、钼铁、钨铁、高碳铬铁、钛铁、纯Ce、纯Y和纯Mg；第二步，先将30～80％的废钢加入到中频感应炉中；第三步，待炉中废钢开始熔化后，再加入镍板、钼铁和钨铁，再加入余下废钢， 当炉中金属全部熔化后，再加入高碳铬铁、硅铁和锰铁，精炼；第四步，加入铝丝脱氧，脱氧后待中频感应炉的炉温达到1450～1650℃时，钢水出炉，采用球化浇包方式浇注，浇注之前，在钢包底部放入纯Ce、纯Y、纯Mg和钛铁，上面均匀覆盖铁屑，浇入钢水后，静置5～15分钟，即制得该中碳耐磨钢。 
本发明具有的优点和积极效果是：首先通过添加Y、Ce和Mg元素，提高合金的纯度，其次通过Ti合金化法增加晶粒的形核核心，提高合金的形核率，最后通过机械振动法破碎凝固前期形成的枝晶，再次增加形核核心，从而采用组合方式达到细化晶粒的目的，起到提高材料韧性的作用；本发明不仅可以大幅地提高材料的韧性，αk不低于40J/cm2，同时HRC达到55左右，使其具有优良的综合力学性能。 
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下： 
实施例1： 
一种高韧性中碳耐磨钢，其化学成分(重量百分比)为：C：0.3、Si：0.2、Mn：0.2、Cr；4.0、Ni：4.0、W：3.0、Mo：3.0、Ce：0.1、Y：0.1、Mg：0.1、Ti：0.1、S、P≤0.06，其余为Fe元素。用中频感应炉(200kg)熔炼，第一步，根据上述的化学成分，分别计算并称取废钢、硅铁、锰铁、镍板、钼铁、钨铁、高碳铬铁、钛铁、纯Ce、纯Y和纯Mg；第二步，将60％重量的废钢加入到中频感应炉中；第三步，等炉中废钢开始熔化后，加入镍板、钼铁和钨铁，等5～15分钟后加入剩余的40％废钢，当炉中所加的金属全部熔化后，再加入高碳铬铁、硅铁和锰铁，精炼5～15分钟；第四步，加入占钢水重量0.01％的铝丝脱氧，脱氧后将炉内钢水的温度升至1550℃出炉；第五步，将上述第四步中制得的钢水采用球化浇包方式浇注，浇注之前，在钢包底部放入纯Ce、纯Y、纯Mg和钛铁，上面均匀覆盖铁屑，浇入钢水，静置5~15分钟，浇注试块，浇注12小时后，开箱、取样、试样制备，试样尺寸为10mm×10mm×55mm，然后借助洛氏硬度仪和冲击试验机测试试样硬度和冲击韧性。 
经检测，铸态硬度为HRC＝56.5，冲击韧性αk＝52J/cm2。 
实施例2： 
一种高韧性中碳耐磨钢，其化学成分(重量百分比)为：C：0.2、Si：0.4、Mn：0.4、Cr：2.0、Ni：1.0、W：6.0、Mo：6.0、Ce：0.05、Y：0.05、Mg：0.2、Ti：0.2、S、P≤0.06，其余为Fe元素。熔炼过程与实施例1基本相同，用中频感应炉(200kg)熔炼，第一步，根据上述的化学成分，分别计算并称取废钢、硅铁、锰铁、镍板、钼铁、钨 铁、高碳铬铁、钛铁、纯Ce、纯Y和纯Mg；第二步，将30％重量的废钢加入到中频感应炉中；第三步，等炉中废钢开始熔化后，加入镍板、钼铁和钨铁，等5～15分钟后加入剩余的70％废钢，当炉中所加的金属全部熔化后，再加入高碳铬铁、硅铁和锰铁，精炼5～15分钟；第四步，加入占钢水重量0.01％的铝丝脱氧，脱氧后将炉内钢水的温度升至1450℃出炉；第五步，将上述第四步中制得的钢水采用球化浇包方式浇注，浇注之前，在钢包底部放入纯Ce、纯Y、纯Mg和钛铁，上面均匀覆盖铁屑，浇入钢水，静置5～15分钟，浇注试块，浇注12小时后，开箱、取样、试样制备，试样尺寸为10mm×10mm×55mm，然后借助洛氏硬度仪和冲击试验机测试试样硬度和冲击韧性。 
经检测，铸态硬度为HRC＝55，冲击韧性αk＝47.5J/cm2。 
实施例3： 
一种高韧性中碳耐磨钢，其化学成分(重量百分比)为：C：0.8、Si：0.1、Mn：0.6、Cr：10.0、Ni：6.0、W：1.0、Mo：1.0、Ce：0.2、Y：0.2、Mg：0.05、Ti：0.05、S、P≤0.06，其余为Fe元素。熔炼过程与实施例1基本相同，用中频感应炉(200kg)熔炼，第一步，根据上述的化学成分，分别计算并称取废钢、硅铁、锰铁、镍板、钼铁、钨铁、高碳铬铁、钛铁、纯Ce、纯Y和纯Mg；第二步，将80％重量的废钢加入到中频感应炉中；第三步，等炉中废钢开始熔化后，加入镍板、钼铁和钨铁，等5～15分钟后加入剩余的20％废钢，当炉中所加的金属全部熔化后，再加入高碳铬铁、硅铁和锰铁，精炼5～15分钟；第四步，加入占钢水重量0.01％的铝丝脱氧，脱氧后将炉内钢水的温度升至1650℃出炉；第五步，将上述第四步中制得的钢水采用球化浇包方式浇注，浇注之前，在钢包底部放入纯Ce、纯Y、纯Mg和钛铁，上面均匀覆盖铁屑，浇入钢水，静置5～15分钟，浇注试块，浇注12小时后，开箱、取样、试样制备，试样尺寸为10mm×10mm×55mm，然后借助洛氏硬度仪和冲击试验机测试试样硬度和冲击韧性。 
经检测，铸态硬度为HRC＝59.5，冲击韧性αk＝40.2J/cm2。 
实施例4： 
一种高韧性中碳耐磨钢，其化学成分(重量百分比)为：C：0.1、Si：0.6、Mn：0.1、Cr：1.0、Ni：2.0、W：10.0、Mo：8.0、Ce：0.1、Y：0.2、Mg：0.2、Ti：0.1、S、P≤0.06，其余为Fe元素。其制备方法和试块检测试验手段与实施例1相同。 
经检测，铸态硬度为HRC＝53.5，冲击韧性αk＝49J/cm2。 
实施例5： 
一种高韧性中碳耐磨钢，其化学成分(重量百分比)为：C：0.6、Si：0.3、Mn： 0.3、Cr：6.0、Ni：3.0、W：3.0、Mo：4.0、Ce：0.05、Y：0.1、Mg：0.1、Ti：0.2、S、P≤0.06，其余为Fe元素。其制备方法和试块检测试验手段与实施例1相同。 
经检测，铸态硬度为HRC＝58，冲击韧性αk＝42J/cm2。 
实施例6： 
一种高韧性中碳耐磨钢，其化学成分(重量百分比)为：C：0.6、Si：0.1、Mn：0.1、Cr：2.0、Ni：1.0、W：1.0、Mo：1.0、Ce：0.1、Y：0.1、Mg：0.1、Ti：0.1、S、P≤0.06，其余为Fe元素。其制备方法和试块检测试验手段与实施例1相同。 
经检测，铸态硬度为HRC＝53，冲击韧性αk＝48J/cm2。 
实施例7： 
一种高韧性中碳耐磨钢，其化学成分(重量百分比)为：C：0.2、Si：0.6、Mn：0.6、Cr：6.0、Ni：6.0、W：6.0、Mo：6.0、Ce：0.1、Y：0.1、Mg：0.1、Ti：0.1、S、P≤0.06，其余为Fe元素。其制备方法和试块检测试验手段与实施例1相同。 
经检测，铸态硬度为HRC＝56.5，冲击韧性αk＝47J/cm2。 

Claims (2)

1.一种高韧性中碳耐磨钢，其特征在于，其化学成分是（重量%）：C：0.2～0.6，Si ：0.1～0.6，Mn：0.1～0.6，Cr：2.0～6.0，Ni：1.0～6.0，W：1.0～6.0，Mo：1.0～6.0，Ce：0.1，Y：0.1，Mg：0.1，Ti：0.1，S和P≤0.06，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的高韧性中碳耐磨钢，其特征在于，其化学成分是（重量%）：C：0.3，Si：0.2，Mn：0.2，Cr：4.0，Ni：4.0，W：3.0，Mo：3.0，Ce：0.1，Y：0.1，Mg：0.1，Ti：0.1，S和P≤0.06，其余为Fe。
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