CN106191660A - 一种高强度抗冲击耐磨材料 - Google Patents

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    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium

Abstract

本发明公开了一种高强度抗冲击耐磨材料，所述高强度抗冲击耐磨材料由0.64质量百分比以上且0.71质量百分比以下的C、0.20质量百分比以上且0.40质量百分比以下的Si、1.90质量百分比以上且2.05质量百分比以下的Mn、0.90质量百分比以上且1.05质量百分比以下的Cr、0.02质量百分比以上且0.05质量百分比以下Al、0.01质量百分比以上且0.02质量百分比以下的P、0.001质量百分比以上且0.015质量百分比以下的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。本发明的耐磨材料强度高，抗冲击性和耐磨性能强。

Description

一种高强度抗冲击耐磨材料
技术领域
本发明涉及耐磨材料领域，尤其涉及一种高强度抗冲击耐磨材料。
背景技术
目前，在矿山、水泥、电力系统等行业应用最广泛的耐磨材料主要分为两种，一种是采用铬系合金的耐磨材料，另一种是采用马氏体、贝氏体基体的耐磨材料，如低铬铸铁耐磨材料、高铬铸铁耐磨材料等。所采用的铸铁工艺大多数仍是手工造型、湿砂铸造、少数厂家采用金属模铸造。低铬铸铁、高铬铸铁耐磨材料普遍存在着成本较高等缺点；马氏体、贝氏体基体的耐磨材料使用寿命低、耐磨性差等缺点。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种高强度抗冲击耐磨材料，强度高，抗冲击性和耐磨性能强。
本发明提出的一种高强度抗冲击耐磨材料，所述高强度抗冲击耐磨材料由0.64质量百分比以上且0.71质量百分比以下的C、0.20质量百分比以上且0.40质量百分比以下的Si、1.90质量百分比以上且2.05质量百分比以下的Mn、0.90质量百分比以上且1.05质量百分比以下的Cr、0.02质量百分比以上且0.05质量百分比以下Al、0.01质量百分比以上且0.02质量百分比以下的P、0.001质量百分比以上且0.015质量百分比以下的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
优选地，炭硅当量值(C+1/3Si)为2.8-3.2。
优选地，Mn、Cr及Al的合计含量(Mn+Cr+Al)与C的含量之比(Mn+Cr+Al)/C以质量比计，满足4.41＜(Mn+Cr+Al)/C＜4.44。
优选地，Si含量与P含量之比Si/P以质量比计，满足1＜Si/P＜4。
优选地，Cr含量与Mn含量之比Cr/Mn以质量比计，满足0.44＜Cr/Mn＜0.55。
优选地，Cr、Cu及Mo的含量满足如下述式：([％Al]+10[％Cr])/2[％Mn]≤1，其中[％M]为M元素的耐磨材料中含量(质量％)。
(C)：高锰钢铸件耐磨性不是含碳量越高越耐磨，而是有一个极限值，当含碳量>1.4％后铸态析出碳化物很多，水韧处理时碳化物不能完全溶到奥氏体中去，间隙固溶的碳化物也达到了饱和，这样不仅对耐磨性没有好处，而且降低材料的强度和韧性，服役时容易断裂。
(Si)：含硅量高，降低碳在奥氏体中的溶解度，碳化物在晶界上析出增多且肥大，水韧处理后，在晶界上留下较大的显微疏松。硅是使γ相区封闭的合金元素，它可使钢的淬透性略有提高，使钢的屈服强度有所提高。钢中同时加入硅和锰两种合金元素，可以发挥各自的优点，减弱二者的缺点
(Mn)：高锰钢由于含锰量高，钢的铸态组织为奥氏钵及碳化物，经1000℃左右加热水淬处理(通常称水韧处理)后。绝大部分碳化物固溶于奥氏体中，钢的组织为单相奥氏体或奥氏体加少量碳化物，Mn是使γ相区扩大的合金元素，它可使钢的淬透性增加，使Ms点降低，促进奥氏体晶粒长大。
(Cr)：铬是碳化物形成元素。铬除与碳结合成碳化物外，其余部分溶于基体内，从而提高基体的电极电位，对抗腐蚀是有利的。若其含量较小时，可能会出现M3C型碳化物，使硬度和韧性都降低。若其含量较大时，结晶时碳化物数量显著增多，使韧性明显下降，同时由于基体中含碳量降低，导致基体的硬度降低，从而耐磨性下降。但现在已经有部分厂家采用特殊的生产和处理工艺解决了这个问题，使铬的含量最大可达到30％。
(Al)：铝起到脱氧剂的作用。
(P)：磷单独溶解在钢中很少，常以Fe2p，Fe3P的形式存在于晶界上使钢的强度、韧性和耐磨性大为降低，碳含量高加剧了P以共晶形式析出在晶界上。
(S)：由于钢中含锰量高，能生成大量的MnS从渣中排出。又由于是在碱性渣中熔炼，硫可顺利降低到0.03％以下。这样低的硫量对钢的强度、韧性和耐磨性均无明显影响。
本发明通过对高强度抗冲击耐磨材料的组分进行合理选择，并控制P、S两种杂质的含量，同时当钢耐磨材料中含铬量达到一定比例时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢耐磨材料表面形成一层很薄的氧化膜(自钝化膜)，可阻止钢耐磨材料的基体进一步腐蚀，提升了耐磨件的耐磨性能和耐腐蚀性能，延长了使用寿命；控制Mn、Cu及Mo的含量，使Mn、Cu及Mo相互配比，并控制与C的配比，Mn是使γ相区扩大的合金元素，它可使钢的淬透性增加，使Ms点降低，促进奥氏体晶粒长大，铜是奥氏体形成元素，多加了组织中出现奥氏体。在屈氏体磨耐磨材料中加镍主要作用是提高基体电极电位，提高耐蚀性，钼的主要作用是细化基体，细化碳化物，提高基体的电极电位，提高耐蚀性。控制与C含量的配比，能有效提高耐磨材料的硬度，进而有效提高了耐磨材料的抗冲击性能。铸铁合金中的碳硅元素是促使形成粗片状珠光体的重要因素，碳硅量的过高，会严重影响形成白口，降低硬度。适当降低碳硅含量，还可增强基体组织的强韧性指标，降低因冲击而破碎的可能性，但是如果过于降低碳硅当量，又有可能使磨耐磨材料的韧性指标过高，硬度降低，耐磨性变差，因此本发明控制了炭硅当量值(C+1/3Si)为2.8-3.2，从而有效提高了硬度和耐磨性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明的一种高强度抗冲击耐磨材料，所述高强度抗冲击耐磨材料由0.675质量百分比的C、0.30质量百分比的Si、1.975质量百分比的Mn、0.975质量百分比的Cr、0.035质量百分比Al、0.015质量百分比的P、0.0075质量百分比的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
实施例2
本发明的一种高强度抗冲击耐磨材料，所述高强度抗冲击耐磨材料由0.64质量百分比的C、0.40质量百分比的Si、1.90质量百分比的Mn、1.05质量百分比的Cr、0.02质量百分比Al、0.02质量百分比的P、0.001质量百分比的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
实施例3
本发明的一种高强度抗冲击耐磨材料，所述高强度抗冲击耐磨材料由0.71质量百分比的C、0.20质量百分比的Si、2.05质量百分比的Mn、0.90质量百分比的Cr、0.05质量百分比Al、0.01质量百分比的P、0.015质量百分比的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
实施例4
本发明的一种高强度抗冲击耐磨材料，所述高强度抗冲击耐磨材料由0.65质量百分比的C、0.35质量百分比的Si、1.95质量百分比的Mn、1.00质量百分比的Cr、0.03质量百分比Al、0.018质量百分比的P、0.002质量百分比的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
实施例5
本发明的一种高强度抗冲击耐磨材料，所述高强度抗冲击耐磨材料由0.70质量百分比的C、0.25质量百分比的Si、2.00质量百分比的Mn、0.95质量百分比的Cr、0.04质量百分比Al、0.012质量百分比的P、0.014质量百分比的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强度抗冲击耐磨材料，其特征在于，所述高强度抗冲击耐磨材料由0.64质量百分比以上且0.71质量百分比以下的C、0.20质量百分比以上且0.40质量百分比以下的Si、1.90质量百分比以上且2.05质量百分比以下的Mn、0.90质量百分比以上且1.05质量百分比以下的Cr、0.02质量百分比以上且0.05质量百分比以下Al、0.01质量百分比以上且0.02质量百分比以下的P、0.001质量百分比以上且0.015质量百分比以下的S，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。
2.根据权利要求1所述的高强度抗冲击耐磨材料，其特征在于，炭硅当量值(C+1/3Si)为2.8-3.2。
3.根据权利要求1或2所述的高强度抗冲击耐磨材料，其特征在于，Mn、Cr及Al的合计含量(Mn+Cr+Al)与C的含量之比(Mn+Cr+Al)/C以质量比计，满足4.41＜(Mn+Cr+Al)/C＜4.44。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高强度抗冲击耐磨材料，其特征在于，Si含量与P含量之比Si/P以质量比计，满足1＜Si/P＜4。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高强度抗冲击耐磨材料，其特征在于，Cr含量与Mn含量之比Cr/Mn以质量比计，满足0.44＜Cr/Mn＜0.55。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高强度抗冲击耐磨材料，其特征在于，Cr、Cu及Mo的含量满足如下述式：([％Al]+10[％Cr])/2[％Mn]≤1，其中[％M]为M元素的耐磨材料中含量(质量％)。
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