CN104131241A - 一种高铬合金钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铬合金钢及其制造方法，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.023-0.045%、硅0.8-0.85%、锰0.01-0.012%、镍0.75-0.8%、铬0.2-0.3%、钛0.05-0.06%、钒0.1-0.2%、钨0.08-0.15%、锡0.02-0.04%、锑0.0005-0.0008%、锆0.01-0.03%、硫≤0.08%、磷≤0.05%、余量为铁；本发明通过改变合金钢材料的配比，适当减小硅锰的含量，适度添加铬和其他稀有金属元素可细化晶粒，得到优良的热处理性能，提高材料的韧性、强度和弹性极限和疲劳强度，通过本发明所述的热处理方法处理的合金钢工件具有优良的耐磨性，具有优良的力学性能，工艺简单易行，生产成本较低。

Description

一种高铬合金钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种合金钢及其制造方法，特别涉及一种高铬合金钢的制造方法。

背景技术

金属耐磨材料是工业生产中消耗量最大的金属材料，合金钢是水泥、矿山、电力、化工等行业应用最广泛的一种金属耐磨材料；新型耐磨材料的发展主要有两个方面：一是新成份、新材质的研发，这是一个漫长而艰难的过程；二是新生产工艺的研发，这是指在类似的化学成份的前提下，通过不同的冶炼和热处理工艺，而获得更好的耐磨性能，耐磨材料质量的好坏的关键是热处理工艺，优异的热处理工艺是降低消耗，提高效率，节约能源，保护地球有限资源的最有效方法。金属耐磨材料的热处理方法主要有：空冷、风冷、油冷、水韧等四大类；上述处理方法主要的缺点是：一百多年来的应用证明，除了颚式破碎机、圆锥破碎机等冲击力较大的工况之外，在大多数工况中，高锰钢无法得到有效的硬化，不能成为理想的耐磨材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高铬合金钢的制造方法。

本发明采用如下技术方案：

高铬合金钢，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.023-0.045%、硅0.8-0.85%、锰0.01-0.012%、镍0.75-0.8%、铬0.2-0.3%、钛0.05-0.06%、钒 0.1-0.2%、钨 0.08-0.15%、锡0.02-0.04%、锑0.0005-0.0008%、锆0.01-0.03%、硫≤0.08%、磷≤0.05%、余量为铁。

高铬合金钢的制造方法，包括以下步骤：

（1）配料：以合金钢质量百分比计，按以下化学成分配料，钛0.05-0.06%、钒 0.1-0.2%、锡0.02-0.04%、锑0.0005-0.0008%、锆0.01-0.03%，放入熔炼炉熔炼，保温25-35分钟后，继续熔炼1-2h，出炉温度为 1120℃-1250℃；然后浇注成合金块，取出空冷备用；

（2）按化学元素成分的质量百分比称取石墨粉、锰粉、镍粉和钨粉；充分混合均匀，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400 目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在 8-10Mpa 压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下 600-650℃进行烧结 8-10 小时，将烧结后的物料粉碎后过 200-400目筛，备用；

（3）将废铁和铬铁按等比例混合，再加入废钢，用废石墨电极或生铁调整其碳含量后放入电炉中，钢水熔化、炉前调整成分合格后，将温度升至 1320-1480℃，再加入步骤（1）的合金块和步骤（2）的备用料，熔融搅拌混合后，再向其中按组成原料质量百分比加入其他剩余合金元素，保温20-30分钟，在 1580-1700℃精炼50-60min，保温20-30min后取样，分析成分后，调整成分，熔化20-25min，铸造成型，出钢温度为1350-1580℃；

（4）热处理：将步骤（3）铸造成型的铸件立即放入装有淬火液的池中，工件在淬火液池中的停留时间为2-4min，所述的淬火液包括以下组份，其组份质量百分数：工业硅酸钠13-15%、碳酸氢钠1.3-1.5%、工业氯化钠0.8-1.2%，其他为蒸馏水；待铸件降温至200-250℃时，转入回火炉，以每分钟10-15℃的升温速度升温至450-500℃，恒温 3-4小时后出炉，在空气中冷却至室温。

本发明的有益效果：

本发明通过改变合金钢材料的配比，适当减小硅锰的含量，适度添加铬和其他稀有金属元素可细化晶粒，得到优良的热处理性能，提高材料的韧性、强度和弹性极限和疲劳强度，通过本发明所述的热处理方法处理的合金钢工件具有优良的耐磨性，具有优良的力学性能，工艺简单易行，生产成本较低。

具体实施方式

实施例1：高铬合金钢，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.035%、硅0.82%、锰0.011%、镍0.78%、铬0.25%、钛0.055%、钒 0.15%、钨 0.12%、锡0.03%、锑0.0007%、锆0.02%、硫≤0.08%、磷≤0.05%、余量为铁。

高铬合金钢的制造方法，包括以下步骤：

（1）配料：以合金钢质量百分比计，按以下化学成分配料，钛0.055%、钒 0.15%、锡0.03%、锑0.0007%、锆0.02%，放入熔炼炉熔炼，保温30分钟后，继续熔炼1-2h，出炉温度为 1200℃；然后浇注成合金块，取出空冷备用；

（2）按化学元素成分的质量百分比称取石墨粉、锰粉、镍粉和钨粉；充分混合均匀，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在 8-10Mpa 压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下 620℃进行烧结 9小时，将烧结后的物料粉碎后过400目筛，备用；

（3）将废铁和铬铁按等比例混合，再加入废钢，用废石墨电极或生铁调整其碳含量后放入电炉中，钢水熔化、炉前调整成分合格后，将温度升至 1400℃，再加入步骤（1）的合金块和步骤（2）的备用料，熔融搅拌混合后，再向其中按组成原料质量百分比加入其他剩余合金元素，保温25分钟，在 1650℃精炼55min，保温25min后取样，分析成分后，调整成分，熔化20-25min，铸造成型，出钢温度为1450℃；

（4）热处理：将步骤（3）铸造成型的铸件立即放入装有淬火液的池中，工件在淬火液池中的停留时间为2-4min，所述的淬火液包括以下组份，其组份质量百分数：工业硅酸钠14%、碳酸氢钠1.4%、工业氯化钠1%，其他为蒸馏水；待铸件降温至220℃时，转入回火炉，以每分钟12℃的升温速度升温至480℃，恒温 3-4小时后出炉，在空气中冷却至室温。

本发明制造的的合金钢材料试验数据：抗拉强度σb≥ 1325MPa；屈服强度σ_0.2≥ 1106MPa ；低温冲击韧性σku(-40℃)≥ 36.2J/cm²；硬度HRC 49-55。

Claims (2)

1.一种高铬合金钢，其特征在于：其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.023-0.045%、硅0.8-0.85%、锰0.01-0.012%、镍0.75-0.8%、铬0.2-0.3%、钛0.05-0.06%、钒 0.1-0.2%、钨 0.08-0.15%、锡0.02-0.04%、锑0.0005-0.0008%、锆0.01-0.03%、硫≤0.08%、磷≤0.05%、余量为铁。

2.一种如权利要求1所述的高铬合金钢的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）配料：以合金钢质量百分比计，按以下化学成分配料，钛0.05-0.06%、钒 0.1-0.2%、锡0.02-0.04%、锑0.0005-0.0008%、锆0.01-0.03%，放入熔炼炉熔炼，保温25-35分钟后，继续熔炼1-2h，出炉温度为 1120℃-1250℃；然后浇注成合金块，取出空冷备用；

（2）按化学元素成分的质量百分比称取石墨粉、锰粉、镍粉和钨粉；充分混合均匀，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400 目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在 8-10Mpa 压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下 600-650℃进行烧结 8-10 小时，将烧结后的物料粉碎后过 200-400目筛，备用；

（3）将废铁和铬铁按等比例混合，再加入废钢，用废石墨电极或生铁调整其碳含量后放入电炉中，钢水熔化、炉前调整成分合格后，将温度升至 1320-1480℃，再加入步骤（1）的合金块和步骤（2）的备用料，熔融搅拌混合后，再向其中按组成原料质量百分比加入其他剩余合金元素，保温20-30分钟，在 1580-1700℃精炼50-60min，保温20-30min后取样，分析成分后，调整成分，熔化20-25min，铸造成型，出钢温度为1350-1580℃；

（4）热处理：将步骤（3）铸造成型的铸件立即放入装有淬火液的池中，工件在淬火液池中的停留时间为2-4min，所述的淬火液包括以下组份，其组份质量百分数：工业硅酸钠13-15%、碳酸氢钠1.3-1.5%、工业氯化钠0.8-1.2%，其他为蒸馏水；待铸件降温至200-250℃时，转入回火炉，以每分钟10-15℃的升温速度升温至450-500℃，恒温 3-4小时后出炉，在空气中冷却至室温。