CN101984122B

CN101984122B - 一种低合金耐磨钢的制备方法

Info

Publication number: CN101984122B
Application number: CN 201010575998
Authority: CN
Inventors: 米国发; 历长云; 郑喜平; 王海燕; 王有超; 范广新
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: CN101984122A

Abstract

一种低合金耐磨钢，所述低合金耐磨钢包括下述质量百分比的原料：其中：C0.38-0.48%，Si0.9-2.5%，Mn1.5-2.5%，Cr1.4-2.0%，B0.0008－0.003%，Ce0.01－0.04%，P≤0.04%，S≤0.04%，余量为Fe。本发明的耐磨钢具有较高硬度，足够韧性,较高耐磨性的综合性能优良的低合金耐磨材料，可广泛应用于混砂机的刮板，输送螺旋的耐磨块、抛丸机的衬板，破碎机的锤头，分级机的筒筛挡板等多种工业耐磨场合，用此配方浇注的输送螺旋的耐磨块，使用寿命比原来提高一倍多，此配方钢的合金元素含量较低，而且所加合金元素国内资源丰富，价格低廉。

Description

一种低合金耐磨钢的制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐磨金属材料,具体说是涉及一种低合金耐磨钢制备方法。

背景技术

在冶金、矿山、港口、电力、煤炭、建材及军事等各个工业门中，许多工件及设备由于磨损而迅速失效。材料磨损造成了大量的经济损失，据2004年北京摩擦学科与工程前沿研讨会的资料显示，磨损损失了世界一次能源的1／3。我国每年因磨损造成的经济损失在10000亿元人民币以上，仅磨料磨损每年就要消耗3000多万吨金属耐磨材料。因此，高寿命耐磨材料的研制和使用，关系到国民经济的长期稳定发展。

耐磨材料大体可分为金属耐磨材料和非金属耐磨材料。非金属耐磨材料主要包括耐磨陶瓷和高分子耐磨材料。金属耐磨材料主要包括以下几种，(1)奥氏体耐磨锰钢，这种材料以高韧性、易加工硬化著称，只有在冲击大、应力高、磨料硬的情况下才耐磨；(2)铬系白口铸铁，这种材料因含有大量的Cr元素，所以成本较高；(3)奥贝球铁系列耐磨铸铁，我国对奥贝球铁的应用还限于中低档产品，还没有达到产业化生产的水平；(4)钢铁耐磨复合材料，以钢为粘结金属，以难熔金属碳化物作硬质相的结合材料，在一些严酷的磨损工况中得到了工业应用，但是成本比较高昂；(5)中低合金耐磨钢，具有良好的耐磨性组织，能提供较高的硬度和足够的韧性，这类钢的合金元素含量较低，而且所加合金元素国内资源丰富，可在较大范围内控制硬度和韧性的匹配关系，在各类磨料磨损工况条件下均可获得较好的耐磨性，有广阔的应用前景和推广意义。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种不仅具有良好的耐磨性组织、合金元素含量较低、能提供较高的硬度和足够的韧性，而且所加合金元素国内资源丰富，可在较大范围内控制硬度和韧性的匹配关系，在各类磨料磨损工况条件下均可获得较好的耐磨性，有广阔的应用前景和推广意义的低合金耐磨钢。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的低合金耐磨钢包括下述质量百分比的原料，其中：C 0.38-0.48%，Si 0.9-2.5%，Mn1.5-2.5%，Cr1.4-2.0%，B0.0008－0.003%，Ce0.01－0.04%，P≤0.04%，S≤0.04%，余量为Fe。

在本发明中所用原料碳（C）是影响铸钢强度、硬度、韧性及淬透性、耐磨性的至关重要的元素，热处理后形成的高碳马氏体硬度高，淬透性好，耐磨性佳，渗碳体（Fe₃C）是钢的主要强化相之一；所用原料铬（Cr）是耐磨材料的基本元素之一，主要作用是提高钢的淬透性，同时固溶强化基体，显著增加其抗腐蚀的能力，铬和铁形成连续固溶体，与碳形成多种化合物(Fe,Cr)₃C，可以显著提高耐磨性；所用原料锰（Mn）和铁（Fe）形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，又是碳化物形成元素，由于锰在钢中降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用，同时锰还是好的脱氧剂和脱硫剂；所用原料硅（Si）在钢中以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中。它提高钢中固溶体的强度，能显著提高钢的弹性极限、屈服极限和屈服比，降低碳在铁素体中的扩散速度，增加钢的回火稳定性。同时，硅含量的增加可以抑制和延缓碳化物的析出过程，形成贝氏体组织；所用原料铈（Ce）能够改善钢的铸态组织、细化晶粒、净化钢液、变质非金属夹杂物，改善其形态及分布规律，改善韧性及铸造性能，提高强度；所用原料硼（B）在钢中的作用是增加悴透性，微量(0.001%)的硼就可以使钢的淬透性成倍的增加；所用原料硫（S）和磷（P）是钢铁中的有害杂质，硫在钢中能与铁化合，容易导致钢在高温下沿晶界开裂，磷在低温时会显著降低钢的塑形和韧性，所以要尽可能少。

本发明的有益效果如下：

本发明的低合金耐磨钢硬度在50-55HRC，金相组织为马氏体+贝氏体，在硬度大于50HRC的情况下，冲击韧性值可达25-40J／cm²，抗拉强度1100-1500MPa。因此，这是一种具有较高硬度，足够韧性,较高耐磨性的综合性能优良的低合金耐磨材料，可广泛应用于混砂机的刮板，抛丸机的衬板，破碎机的锤头，分级机的筒筛挡板，输送螺旋的耐磨块等多种工业耐磨场合，用此配方浇注的输送螺旋的耐磨块，使用寿命比原来提高一倍多，此配方钢的合金元素含量较低，而且所加合金元素国内资源丰富，价格低廉，因此有广阔的应用前景和推广意义。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例作进一步描述：

实施例1

按质量百分比取C0.39%，Si1%，Mn1.6%，Cr1.5%，B0.001%，Ce0.02%，P0.04%，S0.04%，Fe95.39% ，将上述原料采用中频或工频感应电炉熔炼，采用稀土铈孕育处理（由于稀土元素铈的化学性质比较活泼，所以不能在最开始冶炼的时候加入，否则，微量的铈在高温下很快就会耗损完毕，一般在浇注之前的保温状态时加入到感应电炉内，稀土能够改善钢的铸态组织、细化晶粒、净化钢液、变质非金属夹杂物，改善其形态及分布规律，起微合金化作用，改善韧性及铸造性能(抗热裂性和流动性)，由于含量本身比较低，其数量值一般取接近于上限值）；出钢温度1550-1600℃，浇注温度1480-1520℃，铸件需要进行热处理，880-900℃油冷淬火，然后180-200℃低温回火，硬度在50-55HRC，金相组织为马氏体+贝氏体，在硬度大于50HRC的情况下，冲击韧性值可达25-40J／cm²，抗拉强度1100-1500MPa。

实施例2

按质量百分比取C0.43%，Si1.5%，Mn1.9%，Cr1.7%，B0.002%，Ce0.03%，P0.04%，S0.04%，Fe94.36%，将上述原料采用中频或工频感应电炉熔炼，采用稀土铈孕育处理（由于稀土元素铈的化学性质比较活泼，所以不能在最开始冶炼的时候加入，否则，微量的铈在高温下很快就会耗损完毕，一般在浇注之前的保温状态时加入到感应电炉内，稀土能够改善钢的铸态组织、细化晶粒、净化钢液、变质非金属夹杂物，改善其形态及分布规律，起微合金化作用，改善韧性及铸造性能(抗热裂性和流动性)，由于含量本身比较低，其数量值般取接近于上限值）；出钢温度1550-1600℃，浇注温度1480-1520℃，铸件需要进行热处理，880-900℃油冷淬火，然后180-200℃低温回火，硬度在50-55HRC，金相组织为马氏体+贝氏体，在硬度大于50HRC的情况下，冲击韧性值可达25-40J／cm²，抗拉强度1100-1500MPa。

实施例3

按质量百分比取C0.48%，Si2.3%，Mn2.4%，Cr1.9%，B0.003%，Ce0.04%，P0.04%，S0.04%，Fe92.78%，将上述原料采用中频或工频感应电炉熔炼，采用稀土铈孕育处理（由于稀土元素铈的化学性质比较活泼，所以不能在最开始冶炼的时候加入，否则，微量的铈在高温下很快就会耗损完毕，一般在浇注之前的保温状态时加入到感应电炉内，稀土能够改善钢的铸态组织、细化晶粒、净化钢液、变质非金属夹杂物，改善其形态及分布规律，起微合金化作用，改善韧性及铸造性能(抗热裂性和流动性)，由于含量本身比较低，其数量值一般取上限或接近于上限值）；出钢温度1550-1600℃，浇注温度1480-1520℃，铸件需要进行热处理，880-900℃油冷淬火，然后180-200℃低温回火，硬度在50-55HRC，金相组织为马氏体+贝氏体，在硬度大于50HRC的情况下，冲击韧性值可达25-40J／cm²，抗拉强度1100-1500MPa。

Claims

1.一种低合金耐磨钢的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

按质量百分比取C0.48%，Si2.3%，Mn2.4%，Cr1.9%，B0.003%，Ce0.04%，P0.04%，S0.04%，Fe92.78%；

将上述原料采用中频或工频感应电炉熔炼，采用稀土铈孕育处理；

出钢，温度为1550-1600℃，浇注，温度为1480-1520℃；

铸件进行热处理，880-900℃油冷淬火，然后180-200℃低温回火，硬度在50-55HRC，金相组织为马氏体+贝氏体，在硬度大于50HRC的情况下，冲击韧性值达25-40J／cm²，抗拉强度1100-1500MPa。