CN1033292A - 铸钢 - Google Patents

Abstract

铸钢的组成(重量％)如下：

碳 1.6-3.0

硅 1.2-1.6

锰 11.0-15.0

铬 9.0-10.8

铈 0.001-0.2

钒 0.15-0.3

钛 0.05-0.3

铝 0.05-0.15

硼 0.005-0.015

铁 达100

推荐的钢可供制造在有大的撞击性接触负载时 的剧烈撞击研磨磨损条件下工作的各种制品用。

Description

本发明与冶金领域有关，更确切地说，是涉及铸钢，该铸钢可用来制造选矿机，颚式破碎机，圆锥式破碎机，转子的和鎚式的破碎机的铸件、输矿槽内衬、磨碎机以及在有撞击性大的接触负荷时的强烈撞击研磨磨损条件下工作的其他破碎设备与冶金设备的零件。

已知的耐磨铸铁（SU.A.393350）的含量（重量%）为：

碳    2.5-3.8

硅    1.1-3.5

锰    5.5-12.0

铬    1.5-4.0

硼    0.05-0.3

钛    0.1-0.2

铁    余量

这种铸铁可用来制造在研磨磨损条件下工作的各种零件。

然而，上述铸铁，由于碳和硅的含量高，特点是，在组织中存在硅化物的偏析（尤其是在晶界上）和粗的过低熔碳化物的夹杂物，因而，其冲击韧性大大降低并使金属脆化。因为这个缘故，它不能用来制造在撞击研磨磨损状态下工作的零件。

已知的可供上述目的用的合金（SU.A.498350）的含量（重量%）为：

碳    1.6-3.0

硅    0.15-2.0

锰    5.0-15.0

铬    5.0-12.0

硼    0.1-0.5

钛    0.2-1.0

铁    余量

该合金在撞击与接触压力的研磨磨损条件下，具有足够高的耐磨性。

然而，由于合金组织中存在大量的低熔组份（甚至处于均匀分布）的粗碳化物和硼化物，粗的初生晶粒的生成，极大地降低冲击韧性的水平，会使铸件很快断裂。

已知的耐磨铸钢（SU.A.587170）的含量（重量%）为：

碳    2.5-3.2

铬    9.0-10.8

硅    1.2-2.4

锰    11.0-15.0

铈    0.001-0.2

钒    0.15-0.3

铁    余量

这种钢可用来制造冶金与采矿设备的大型零部件。

然而，由于钢组织中存在被拉长的呈针状的M₇C₃型硬化相，相间边界距离增大，这就决定了它的冲击韧性水平低（不大于0.064焦耳/平方米）以及零件磨损的不均匀性，不均匀性取决于拉长的碳化物与磨损面呈什么角度。

通过适当选择一定数量与质量的，能保证铸钢在有撞击性大的接触负荷钡淖不餮心ツニ鹛跫拢哂懈吣湍バ砸约霸诒３肿愎桓咚降幕涤胫煨阅芟拢哂懈叱寤魅托缘淖榉荩圃斐鲋值娜挝袷潜痉⒚鞯幕　?

该任务通过发明各种含碳、硅、锰、铬、铈、钒以及铁的铸钢而得到解决，按照本发明，在该铸钢中补充含钛、铝和硼，其组份比（重量%）如下：

碳    1.6-3.0

硅    1.2-1.6

锰    11.0-15.0

铬    9.0-10.8

铈    0.001-0.2

钒    0.15-0.3

钛    0.05-0.3

铝    0.05-0.15

硼    0.005-0.015

铁    达100

所推荐的钢的特点是单一奥氏体组织均匀分布在呈碳化物，氰化物，硼化物的硬化弥散相基体体积中，碳化物，氰化物和硼化物保证钢在有动荷重下，具有高耐磨性以及在运行条件下的高冲击韧性和机械稳定性。

在铸造薄壁铸件时，为保证高的抗裂性，采用具有下列含量的铸钢是适宜的（重量%）：

碳    1.6-2.0

硅    1.2-1.4

锰    11.0-15.0

铬    9.0-9.5

铈    0.001-0.2

钒    0.15-0.3

钛    0.05-0.1

铝    0.05-0.1

硼    0.005-0.008

铁    达100

还推荐具有下列组份比的铸钢（重量%）：

碳    2.4-3.0

硅    1.4-1.6

锰    12.9-15.0

铬    9.8-10.8

铈    0.1-0.2

钒    0.2-0.3

钛    0.15-0.30

铝    0.1-0.15

硼    0.01-0.015

铁    达100

所列举的钢组成在冲击负载不大，而研磨磨损占优势的条件下保证提高耐磨性。

所推荐的钢是用已周知的方法，在碱性内衬的电炉内熔炼，该碱性内衬规定采用呈铁合金的新炉料或碳钢，高锰钢和铬钢废料。

按以下顺序装炉料：生产本身的废料与回收料-碱性炉料;熔化之后铬铁;锰铁;钒铁;脱氧剂-硅、铝;变约?钛、硼、铈。

钢在出炉之前，保持在熔化炉内白色（氧化铝的）同焙炉渣的下面。

按照本发明，还可以通过电熔渣和真空弧再熔炼的方法炼钢。

所得到的铸钢的组成如下（重量%）：

碳    1.6-3.0

硅    1.2-1.6

锰    11.0-15.0

铬    9.0-10.8

铈    0.001-0.2

钒    0.15-0.3

钛    0.05-0.3

铝    0.05-0.15

硼    0.005-0.015

铁    达100

钢中碳含量为1.6-3.0重量%时，保证在组织中生最佳量的M₇C₃和MC型的细碳化物。钢中碳含量低于1.6重量%，不足以能在基体中生成必要数量，形式和分布的碳化相。碳的含量大于3.0重量%是不希望有的，因为它会导致生成粗的针状过低熔碳化物，使冲击韧性大大降低。

硅的含量为1.2-1.6重量%，对于钢的脱氧，保证具有良好的液态流动性以及更加充分的吸收铈和硼是必不可少的。硅的含量大于1.6重量%时，导致生成使晶粒间断裂的脆性硅化物。硅的含量低于1.2重量%时，没有明显的影响。

锰的含量为11.0-15.0重量%，保证钢的性能达到必要的水平并取得奥氏体基钢。

钢中铬的含量为9.0-10.8重量%时，是靠加奥氏体的合金元素和在基体中形成弥散碳化物来保证其性能达到必要的水平。

钢中铈和钒的含量分别为0.001-0.2重量%和0.15-0.3重量%时，可导致钢中初生晶粒相应变细，增加其冲击韧性。

钢的主要组份是铁，除含指出的合金元素外，在钢中还含有下列成分（重量%）：硫达0.03，磷达0.1，总量达0.5的伴随成分（Cu，Ni，Ca）。

为了提高撞击研磨的耐磨性和冲击韧性，在推荐的钢组成中，加进0.05-0.3重量%的钛。在规定的极限内，加进钢中的钛可促进共晶碳化物变细并清除晶界上的非金属夹杂物。在防止沿晶界析出碳化物、硼化物和氮化物的同时，钛在较大的冲击负载下可阻止发生晶粒间脆化并依靠在基体体积中生成并均匀分布的TiC，TiB₂，TiN型的弥散碳化物，硼化物，氮化物以及通过改善金属的位错组织来提高合金的撞击研磨耐磨性。在这种情况下，钢乃是含有被基体中应力场包围的析出第二相（碳化物，硼化物，氮化物）的基体。在冲击负载的作用下，保存在铸钢中的位错开始动作（滑移）。借助于处在第二相微粒周围的应力场滑移下的相互作用以及环绕上述微粒，位错形成闭合位错环。由于被应力场包围的位错环的数量增加，对新位错继续滑移的阻力增大-基体发生硬化。

当钛的含量低于0.05重量%时，不能保证碳化的，硼化的以及氰化相的分布和钢基体的硬化。钛的含量大于0.3重量%时，撞击研磨耐磨性没有显著的提高，这是因为基体内硬化的弥散微粒和微粒长大饱和。依靠凝聚长大的碳化物增大它们之间的距离，位错连接减弱，基体强度没有提高。

把0.05-0.15重量%的铝加入钢中，保证更充分的吸收铈和硼，以及在高温区冷却铸件时，能抑制合金的奥氏体晶粒的生长。此外，铝是使钢深度脱氧的必不可少的工艺掺料。铝生成AlN和Al₂O₃化合物的弥散微粒使初生组织变细，防止奥氏体晶粒边界迁移。铝含量减少到低于0.05重量%时，对抑制奥氏体晶粒生长没有多大的影响，因为弥散微粒AlN和Al₂O₃的数量不太大。铝含量超过提出的极限（0.15重量%）是不适当的，因为在奥氏体晶界上形成片状夹杂物形式的粗微粒AlN，这些片状夹杂物不能抑制其生长。因而钢变脆，冲击韧性与耐磨性降低。

把0.005-0.015重量%的硼加进钢中，依靠在基体组织中生成MB₂型的硼化铈与硼化钛的夹杂物来保证基体的硬化，上述夹杂物是非常坚硬和稳定的化合物，是以弥散微粒形式存在的，因而提高耐磨性。此外，硼，由于起表面活性物质的作用，能抑制磷原子向晶界扩散，防止生成磷化物共晶体和在撞击负载下的晶间脆性断裂。

硼的含量增加超过0.015重量%时，导致在晶界形成使冲击韧性和耐磨性严重降低的硼化物的集合体（偏析）。硼含量减少到低于0.005重量%时，对钢的性质没有任何明显的影响。

在强度特性大致相同和延展性足够高的同样的试验条件下，推荐的钢与已知的耐磨钢（SU，A，587170）相比，其特点是，撞击研磨耐磨性提高50-80%，冲击韧性提高2.5-2.8倍，而铸造特性（液态流动性和线性收缩）没有变化。这些性质允许人们采用上述钢来制造各种类别的大型与小型的异形铸件：在冲击性大的接触负荷时的剧烈撞击研磨磨损条件下工作的施工机构，碎磨设备，采矿设备，选矿与冶金设备的另部件。

推荐的钢具有较高的耐磨性与冲击韧性指标，这样，就可使采矿与采矿选矿设备磨损更换部件的耗量减少，同时，增强其可靠性与耐久性。该钢的特点是，铸造时的抗裂性能好。上述钢可用来制造无冒口的薄壁铸件。

在推荐的钢组成中，不含市场稀缺的组份。

为了说明本发明，在下列表1和表2中给出推荐钢的化学组成和化学性能的实例。

推荐的铸钢可用来制造在有大的撞击性接触负载时的强烈撞击研磨磨损条件下工作的选矿机，颚式破碎机，园锥式破碎机，转子的和鎚式的破碎机的铸件、输矿槽内衬、磨碎机以及其他破碎与冶金设备的零件。

Claims (3)

1、含碳、硅、锰、铬、铈、钒及铁的铸钢，其特征是，补充含钛、铝和硼，其组份比如下(重量%)：

碳  1.6-3.0

硅  1.2-1.6

锰  11.0-15.0

铬  9.0-10.8

铈  0.001-0.2

钒  0.15-0.3

钛  0.05-0.3

铝  0.05-0.15

硼  0.005-0.015

铁  达100

2、按照权利要求1的铸钢，其特征是，它含有下列组成（重量%）：碳  1.6-2.0

硅  1.2-1.4

锰  11.0-15.0

铬  9.0-9.5

铈  0.001-0.2

钒  0.15-0.3

钛  0.05-0.1

铝  0.05-0.1

硼  0.005-0.008

铁  达100

3、按照权利要求1的铸钢，其特征是，它含以下组成（重量%）

碳  2.4-3.0

硅  1.4-1.6

锰  12.9-15.0

铬  9.8-10.8

铈  0.1-0.2

钒  0.2-0.3

钛  0.15-0.3

铝  0.1-0.15

硼  0.01-0.015

铁  达100