CN102534401A - 一种耐磨合金钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨合金钢，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.4～0.6％，B：1.0～1.2％，Si：1.8～2.2％，Cr：2.4～2.8％，Mn：1.3～1.5％，Ce：0.08～0.12％，V：0.2～0.3％，Ti：0.03～0.15％，N 0.005～0.01％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁领域，特别涉及一种耐磨合金钢。
背景技术
磨损是许多工业部门普遍存在并成为引起设备失效或材料破坏的一个重要原因，同时其也消耗了大量的能源和材料。由耐磨合金铸钢制造的各种工程挖掘机和装载机斗齿、各种耐磨输送管道、各种破碎机锤头和颚板、各种履带板，由于处于高强度、恶劣气候等工作条件，其磨损情况更加严重。
目前的技术现状是：一类是强调材料的高韧性，一类是强调材料的抗磨性。而无法达到一个有效的统一，尤其是在用于室外矿山开采、挖掘等工程机械上的应用。高锰钢的耐磨性是有条件的，而且其屈服强度低、易于变形；低、中合金耐磨钢具有较好的强韧性，低、中冲击载荷下的耐磨性优于高锰钢，但存在淬透性和淬硬性低的问题，耐磨性较差；高铬铸铁组织中含有超过20％的高硬度共晶碳化物，具有优异的耐磨性，可是存在合金元素含量高、生产成本高以及高温热处理易变形开裂的不足；普通白口铸铁和低合金白口铸铁碳化物硬度低，碳化物呈连续状分布，脆性大，使用中易剥落甚至开裂。
针对现状，得到一种生产工艺简单、成本低、强韧性高、淬透性与淬硬性好且无污染，同时保证在低温环境中的良好工作，并在多工矿条件下中也能良好使用的耐磨合金铸钢已成为一项技术问题。同时人们也认识到提供一种新的与耐磨合金铸钢的合金成分相适应的热处理工艺不仅是制造耐磨合金铸钢的技术环节，同时，合理的热处理工艺也将对耐磨合金铸钢的机械性能具有积极的作用，使合金成分得到更有效的利用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种耐磨合金钢。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种耐磨合金钢，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.4～0.6％，B：1.0～1.2％，Si：1.8～2.2％，Cr：2.4～2.8％，Mn：1.3～1.5％，Ce：0.08～0.12％，V：0.2～0.3％，Ti：0.03～0.15％，N 0.005～0.01％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
优选，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.45～0.55％，B：1.05～1.15％，Si：1.9～2.1％，Cr：2.5～2.7％，Mn：1.35～1.45％，Ce：0.09～0.11％，V：0.22～0.28％，Ti：0.06～0.12％，N 0.007～0.009％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
最优选，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.5％，B：1.1％，Si：2.0％，Cr：2.6％，Mn：1.4％，Ce：0.10％，V：0.25％，Ti：0.009％，N 0.008％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
合金材质的性能是由金相组织决定的，而金相组织的基础为化学成分，本发明耐磨合金钢的化学成分是这样确定的：
碳：碳是保证钢获得高强度、高硬度的有效强化元素之一，它可以显著提高钢的强度和硬度，防止淬火组织中出现铁素体。加入量过多，基体脆性增大、塑性下降，合适的碳含量宜控制在0.4～0.6％。
硼：硼是耐磨合金钢中的重要合金元素，加入钢中易形成高硬度的铁硼化合物，明显改善铸钢耐磨性，部分硼溶于基体，可改善基体淬透性。硼加入量过多，导致脆性硼化物增多，使铸钢的强度和韧性明显下降，因此将硼加入量控制在1.0～1.2％。
硅：硅也是钢中的主要合金元素，而且是非碳化物形成元素，可增加碳在奥氏体中的活度，在贝氏体铁素体生长过程中，多余的碳会排向界面一侧的邻近奥氏体中，由于硅阻碍渗碳体析出，造成周围奥氏体富碳，使贝氏体铁素体片条间或片条内的富碳残留奥氏体稳定化，形成无碳化物贝氏体。硅含量较低时，由于硅抑制碳化物析出的作用较弱，促进贝氏体转变的作用也不强烈，在等温转变过程中，首先在奥氏体晶界析出贝氏体，而未转变的奥氏体在随后的冷却过程中转变为马氏体，其显微组织由贝氏体铁素体、马氏体和少量残余奥氏体组成，具有高的强度、硬度，而冲击韧性和断裂韧性较低；当硅含量较高时，组织中出现了大量的未转变奥氏体组织，导致材料的硬度下降。综合考虑，选择硅含量为1.8～2.2％。
铬：钢中加入适量的铬，主要是为了提高钢的淬透性，细化钢的组织，另外加入适量铬，有利于降低硼化物脆性，防止使用中硼化物的脆裂。其合适的加入量宜控制在2.4～2.8％。
锰：钢中加入适量的锰，主要是为了提高钢的淬透性，加入量过多，将会粗化钢的组织，增大高硼铸钢的热裂倾向，综合考虑，将其含量控制在1.3～1.5％。铈：在钢中，加入铈元素可以作为结晶核心来细化晶粒，从而提高钢的韧性，合适的铈加入量是0.08～0.12％。
钒和钛：在高硼铸钢中加入适量钒和钛，可以用于细化凝固组织，另外还可以细化硼化物，促进硼化物网络的断网和孤立分布，有利于改善高硼铸钢的强度和韧性，合适的钒加入量是0.2～0.3％，合适的钛加入量是0.03～0.15％。氮：氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性，并能和V形成化合物，提高钢的耐磨性，综合考虑，钢中的氮含量的适宜范围为0.005～0.01％。
本发明的有益效果为：
本发明耐磨合金钢通过添加B、V和N三种元素，可形成高硬度的铁硼化合物，钒氮化合物，可明显提高钢硬度并改善钢耐磨性。本发明所述耐磨合金钢可实现如下力学性能：抗拉强度：1300-1500MPa，屈服强度：950-1050MPa，延伸率：δs 8-10％，V型缺口冲击韧性Akv35-40J，硬度：52-56HRC。适于各种工程挖掘机和装载机斗齿、各种耐磨输送管道、各种破碎机锤头和颚板、各种履带板等部件的应用。
具体实施方式
实施例一
一种耐磨合金钢，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.4％，B：1.2％，Si：1.8％，Cr：2.8％，Mn：1.3％，Ce：0.12％，V：0.2％，Ti：0.15％，N 0.005％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
实施例二
一种耐磨合金钢，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.6％，B：1.0％，Si：2.2％，Cr：2.4％，Mn：1.5％，Ce：0.08％，V：0.3％，Ti：0.03％，N 0.01％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
实施例三
一种耐磨合金钢，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.45％，B：1.15％，Si：1.9％，Cr：2.7％，Mn：1.35％，Ce：0.11％，V：0.22％，Ti：0.12％，N 0.007％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
实施例四
一种耐磨合金钢，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.55％，B：1.05％，Si：2.1％，Cr：2.5％，Mn：1.45％，Ce：0.09％，V：0.28％，Ti：0.06％，N 0.009％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
实施例五
一种耐磨合金钢，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.5％，B：1.1％，Si：2.0％，Cr：2.6％，Mn：1.4％，Ce：0.10％，V：0.25％，Ti：0.09％，N 0.008％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (3)
1.一种耐磨合金钢，其特征在于，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.4～0.6％，B：1.0～1.2％，Si：1.8～2.2％，Cr：2.4～2.8％，Mn：1.3～1.5％，Ce：0.08～0.12％，V：0.2～0.3％，Ti：0.03～0.15％，N 0.005～0.01％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的耐磨合金钢，其特征在于，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.45～0.55％，B：1.05～1.15％，Si：1.9～2.1％，Cr：2.5～2.7％，Mn：1.35～1.45％，Ce：0.09～0.11％，V：0.22～0.28％，Ti：0.06～0.12％，N 0.007～0.009％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
3.如权利要求2所述的耐磨合金钢，其特征在于，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.5％，B：1.1％，Si：2.0％，Cr：2.6％，Mn：1.4％，Ce：0.10％，V：0.25％，Ti：0.009％，N 0.008％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NINGBO XINGKE AUTOMOTIVE NEW MATERIAL TECHNOLOGY C Free format text: FORMER OWNER: YANG XUEJIAO Effective date: 20130605 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Dai Chufa Inventor before: Yang Xuejiao |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: YANG XUEJIAO TO: DAI CHUFA Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 315177 NINGBO, ZHEJIANG PROVINCE TO: 315175 NINGBO, ZHEJIANG PROVINCE |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20130605 Address after: Yinzhou District Lianfeng road 315175 Zhejiang city of Ningbo Province, No. 889 Applicant after: NINGBO XINGKE AUTOMOBILE NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 315177 Zhejiang province Ningbo city Yinzhou District town water village turnip Applicant before: Yang Xuejiao |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20120704 Assignee: NANTONG LIANXIN MACHINERY MANUFACTURE Co.,Ltd. Assignor: NINGBO XINGKE AUTOMOBILE NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Contract record no.: 2014320000433 Denomination of invention: Wear resistant alloy steel and wear resistant steel ball made from said steel Granted publication date: 20130724 License type: Exclusive License Record date: 20140521 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NANTONG LIANXIN MACHINE MANUFACTURING CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: NINGBO XINGKE AUTOMOTIVE NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20140716 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 315175 NINGBO, ZHEJIANG PROVINCE TO: 226500 NANTONG, JIANGSU PROVINCE |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140716 Address after: 226500 Jiangsu province Nantong Wuxing village industrial park Gangzha District Nantong Lianxin Machinery Manufacturing Co. Ltd. Patentee after: NANTONG LIANXIN MACHINERY MANUFACTURE Co.,Ltd. Address before: Yinzhou District Lianfeng road 315175 Zhejiang city of Ningbo Province, No. 889 Patentee before: NINGBO XINGKE AUTOMOBILE NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130724 Termination date: 20220119 |