CN101906588B - 一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法 - Google Patents

一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，属于低合金耐磨铸钢领域。采用Mn为主要合金元素，添加少量的Cr，B和稀土元素(La，Ce，Nb，Pr)等合金元素，其余为Fe。采用常规炼钢工艺冶炼，铸造成型后，经奥氏体化后空冷或者风冷后，再加热、保温，进行低温回火处理。本发明生产的耐磨铸钢，空冷后组织为下贝氏体/马氏体和少量粒状贝氏体。铸钢的硬度＞50(HRC)，无缺口冲击功AK＞50J。该耐磨铸钢合金元素含量少，强韧性配合和耐磨性能优良，工艺简单，成本低廉，可用于制造各类低合金耐磨铸钢件，特别是对于形状结构复杂、尺寸大，淬火易开裂的耐磨铸钢零件具有独特的优势。

Description

一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法
技术领域
本发明涉及一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，属于低合金耐磨铸钢领域。
背景技术
耐磨铸钢是一类很重要的金属结构材料。与铸铁相比，铸钢具有较高的强度、塑性、韧性和焊接性能，在现代工农业中应用较广。例如在轧钢、锻压、交通运输、发电、矿山、石油、化工、兵器等设备中，许多耐磨零件的毛坯都是铸钢件。欧美发达国家为满足耐磨铸钢件对材料的要求，研制开发了一系列耐磨铸钢。其中典型的耐磨铸钢有四类：强力耐磨铸钢、SL超级耐磨铸钢、5％Cr空气硬化耐磨铸钢和高锰奥氏体铸钢。以上钢种中，前三类耐磨铸钢的合金化元素主要是Cr、Ni、和Mo。另外还有少量的微合金元素Al、Ti、V、B等。而最后一类高锰奥氏体铸钢的合金元素主要是Mn。淬火后，它们的组织为淬火马氏体(强力耐磨铸钢和SL超级耐磨铸钢)、空冷马氏体(5％Cr空冷硬化耐磨铸钢)和奥氏体(高锰钢)。
以上耐磨铸钢的特点是Cr、Ni、Mo的合金化，铸钢的淬透性高，能获得高的硬度和耐磨性能。缺点是合金元素含量多，成本高。为了使马氏体回火后能获得良好的韧性，通常需要加入大量的合金元素Ni。而高锰奥氏体钢水韧处理后组织为完全奥氏体，韧性高但初始硬度低，零件在使用中容易产生大变形从而使零件失效。
高硬度的耐磨铸钢为了得到良好的耐磨性能，硬度要求高。对于形状结构复杂、尺寸大，淬火易开裂的零件，通常只能通过正火来提高硬度。5％Cr空气硬化耐磨铸钢由于空冷能够获得马氏体组织，因此在这种情况下获得了广泛应用。但是，5％Cr空气硬化耐磨铸钢冲击韧性低，在冲击韧性要求高的场合，5％Cr空气硬化耐磨铸钢的应用又受到了极大限制。
发明内容
本发明的目的是提出一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，采用Mn为主要合金元素，添加少量的Cr，B和稀土元素(La，Ce，Nb，Pr)等合金元素。通过空冷获得下贝氏体/马氏体复相组织，铸钢的硬度＞50(HRC)，无缺口冲击功AK＞50J，具有良好的强韧性配合。可用于制造各类低合金耐磨铸钢件，特别是形状结构复杂、尺寸大，淬火易开裂的耐磨铸钢零件。
本发明提出的空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，包括以下各步骤：
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，使铸钢中各成分的重量百分比为：
C：0.35-0.48wt.％；
Si：0.10-0.90wt.％；
Mn：1.90-3.50wt.％；
Cr：0.30-0.80wt.％；
P：0.01-0.03wt.％；
S：0.01-0.03wt.％；
B：0-0.008wt.％；
稀土Ce：0.01-0.26wt.％；
其余为Fe；
(2)将上述铸钢加热到850-900℃奥氏体化，保温2-5小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到830-860℃奥氏体化，保温1-2小时后空冷或者风冷至200℃以下。
(4)将上述铸钢在200-250℃保温2-5小时进行低温回火处理。
本发明提出的空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，采用廉价的锰为主要合金元素，克服低合金CrNiMo耐磨铸钢合金元素多，成本高的不足之处，适应国家的资源节约型发展战略。同时，空冷获得的下贝氏体/马氏体复相组织具有优良的强韧化配合。对于形状结构复杂、尺寸大，淬火易开裂的耐磨铸钢零件，本发明的耐磨铸钢具有广阔的应用前景。
具体实施方式
本发明提出的空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，包括以下各步骤：
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，使铸钢中各成分的重量百分比为：
C：0.35-0.48wt.％；
Si：0.10-0.90wt.％；
Mn：1.90-3.50wt.％；
Cr：0.30-0.80wt.％；
P：0.01-0.03wt.％；
S：0.01-0.03wt.％；
B：0-0.008wt.％；
稀土Ce：0.01-0.26wt.％；
其余为Fe；
(2)将上述铸钢加热到850-900℃奥氏体化，保温2-5小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到830-860℃奥氏体化，保温1-2小时后空冷或者风冷至200℃以下。
(4)将上述铸钢在200-250℃保温2-5小时进行低温回火处理。
以下介绍本发明方法的实施例：
上述实施例的制备方法如下：
实施例1
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到860℃奥氏体化，保温1小时后空冷到120℃。
(4)将上述铸钢加热至220℃，保温3小时进行回火处理。
实施例2
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到860℃奥氏体化，保温1小时后空冷到110℃。
(4)将上述铸钢加热至230℃，保温3小时进行回火处理。
实施例3
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到850℃奥氏体化，保温1小时后空冷到110℃。
(4)将上述铸钢加热至220℃，保温3小时进行回火处理。
实施例4
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到850℃奥氏体化，保温1小时后空冷到125℃。
(4)将上述铸钢加热至220℃，保温3小时进行回火处理。
实施例5
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到880℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到850℃奥氏体化，保温1小时后空冷到120℃。
(4)将上述铸钢加热至220℃，保温3小时进行回火处理。
实施例6
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到860℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到840℃奥氏体化，保温1小时后空冷到120℃。
(4)将上述铸钢加热至230℃，保温3小时进行回火处理。
实施例7
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到860℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到840℃奥氏体化，保温1小时后空冷到130℃。
(4)将上述铸钢加热至220℃，保温3小时进行回火处理。
实施例8
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔试样。
(2)将上述铸钢加热到860℃奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。
(3)将上述铸钢加热到840℃奥氏体化，保温1小时后空冷到150℃。
(4)将上述铸钢加热至220℃，保温3小时进行回火处理。

Claims (1)

1.一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，其特征在于该方法包括以下各步骤：
(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，使铸钢中各成分的重量百分比为：
C：      0.35-0.48wt.％；
Si：     0.10-0.90wt.％；
Mn.      1.90-3.50wt.％；
Cr：     0.30-0.80wt.％；
P：      0.01-0.03wt.％；
S：      0.01-0.03wt.％；
B：      0-0.008wt.％；
稀土Ce： 0.01-0.26wt.％；
其余为Fe；
(2)将上述步骤(1)的铸钢加热到850-900℃奥氏体化，保温2-5小时后炉冷到室温进行退火处理；
(3)将上述步骤(2)的铸钢加热到830-860℃奥氏体化，保温1-2小时后空冷至200℃以下；
(4)将上述步骤(3)的铸钢在200-250℃保温2-5小时进行低温回火处理。
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