CN108866436B - 一种中合金高强度马氏体钢及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明针对现有技术中常用衬板材质高锰钢存在的问题，提供了一种中合金高强度马氏体钢及制备方法，属于选矿设备技术领域。本发明钢种的化学成分重量百分比为：C 0.45％～0.60％；Si 1.4％～1.7％；Cr 3.0％～5.0％；Mn 1.4％～1.8％；Mo 0.4％～0.8％；B 0.002％～0.005％；Ni 1.0％～1.5％；余量为铁及不可避免杂质。本发明通过合理的成分设计和热处理工艺设计提供一种性能优异、工艺简单、性价比高的圆锥破碎机衬板材料。该材料能够提高圆锥破碎机衬板的使用寿命，降低衬板采购成本，节约更换衬板的工时，从而获得较高经济效益。
Description
技术领域
本发明属于选矿设备技术领域，特别涉及一种中合金高强度马氏体钢及制备方法。
背景技术
圆锥破碎机的衬板，一般采用高锰钢及改性高锰钢、碳合金钢和含铬铸铁，国内衬板应用最为广泛的是高锰钢。在强烈冲击负荷下，一般通过在高锰钢表面形成硬化层来增强其耐磨性。但是在细破阶段，由于冲击载荷较小，高锰钢的加工硬化效应无法充分发生，在此情况下高锰钢并不耐磨。
矿山用圆锥破碎机衬板的使用工况条件恶劣，既受冲击又受磨损。国内外近年圆锥破碎机中现用各种材质衬板使用寿命均不理想。常用衬板材质高锰钢以及超高锰钢韧性有余，硬度、耐磨、耐腐蚀性不足；高铬铸铁耐磨性好，但韧性不足；以致衬板的使用寿命很短。目前矿石品位降低、硬度增加，因此对衬板的强度、硬度要求也随之增加。故需要衬板在足够的韧性下得到较高的强度和硬度，才能保证寿命。一般认为理想材质的韧性需达到50J/cm2，抗拉强度达到1700MPa以上，硬度达到HRC50以上。
发明内容
本发明针对现有技术中常用衬板材质高锰钢存在的问题，提供了一种中合金高强度马氏体钢及制备方法。本发明通过合理的成分设计和热处理工艺设计提供一种性能优异、工艺简单、性价比高的圆锥破碎机衬板材料。该钢种能够提高圆锥破碎机衬板的使用寿命，降低衬板采购成本，节约更换衬板的工时，从而获得较高经济效益。
本发明的技术方案之一为，一种中合金高强度马氏体钢，其化学成分的重量百分比为：C 0.45％～0.60％；Si1.4％～1.7％；Cr 3.0％～5.0％；Mn 1.4％～1.8％；Mo 0.4％～0.8％；B 0.002％～0.005％；Ni 1.0％～1.5％；余量为铁及不可避免杂质。
进一步的，所述马氏体钢金相组织中由体积百分比为90％～95％马氏体和5％～10％的残余奥氏体组成。
本发明的技术方案之二为，上述一种中合金高强度马氏体钢的制备方法，包括如下步骤：
1)将化学成分的重量百分比为：C 0.45％～0.60％、Si 1.4％～1.7％、Cr 3.0％～5.0％、Mn 1.4％～1.8％、Mo 0.4％～0.8％、B 0.002％～0.005％、Ni 1.0％～1.5％、余量为铁及不可避免杂质的钢液于1480～1500℃时浇注入模具中；
2)将模具自然冷却2～3h，然后取出铸件；
3)对铸件进行热处理(热处理路线图见图1)；
所述热处理工艺为扩散退火+淬火+回火：以40～60℃/h的速度将铸件从常温加热到600～650℃，保温1～2h，再以80～120℃/h的速度加热到1200～1250℃，保温5～10h，再炉冷至室温；再以40～60℃/h的速度将铸件从常温加热到450～550℃，保温1～2h，再以80～120℃/h的速度加热到900～950℃，保温3～6h，之后水淬或空淬；回火温度为200～300℃，保温4～8h，回火后取铸件空冷即可。
上述方法制备的马氏体钢金相组织中由体积百分比为90％～95％马氏体和5％～10％的残余奥氏体组成。
本发明的技术方案之三为，上述中合金高强度马氏体钢的应用，用做圆锥破碎机的衬板。
经检测，上述方法制备的马氏体钢抗拉强度达到1800MPa以上，屈服强度达到1400MPa以上；硬度达到53～58HRC；冲击韧性可达100J/cm2～200J/cm2。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、本发明应用了合适的扩散退火工艺，使衬板的合金元素分布均匀，充分发挥了各种合金元素的作用，性能优异，淬透性强，生产工艺易操作，在较大的冷速范围内(空淬、水淬均可)均可得到满足要求的马氏体+残余奥氏体组织。
2、本发明的马氏体钢抗拉强度达到1800MPa以上，屈服强度达到1400MPa以上，达到超高强度钢的要求。
3、本发明的马氏体钢整体硬度可以均匀达到53～58HRC。
4、本发明的马氏体钢冲击韧性可达100J/cm2～200J/cm2。
5、本发明的马氏体钢强度和硬度方面有较大优势，从而有较高的耐磨性，且性价比具有一定优势。
附图说明
图1、本发明热处理工艺的路线图；
图2、实施例3中制备的马氏体钢的金相组织图。
具体实施方式
实施例1
1)将化学成分的重量百分比为：C 0.45％、Si 1.4％、Cr 3.0％、Mn 1.4％、Mo0.4％、B 0.002％、Ni 1.0％、余量为铁及不可避免杂质的原料在真空感应炉或电弧炉中加热熔化，同时进行脱硫、脱氧、检测并调整化学元素成分含量，在钢液温度为1550～1600℃出钢，并控制钢液在1480～1500℃时浇注入模具中；
2)将模具自然冷却2h，然后取出铸件；
3)对铸件进行热处理；
所述热处理工艺为扩散退火+淬火+回火：以60℃/h的速度将铸件从常温加热到650℃，保温2h，再以120℃/h的速度加热到1250℃，保温10h，再炉冷至室温；再以60℃/h的速度将铸件从常温加热到550℃，保温2h，再以120℃/h的速度加热到950℃，保温6h，之后水淬；回火温度为300℃，保温8h，回火后取铸件空冷即可。
上述马氏体钢金相组织由体积百分比为90.3％马氏体和9.7％的残余奥氏体组成。
经检测，上述方法制备的马氏体钢抗拉强度达到1861MPa，屈服强度达到1416MPa；硬度达到53.7HRC；冲击韧性可达203.7J/cm2。
实施例2
1)将化学成分的重量百分比为：C 0.52％、Si 1.55％、Cr 4.0％％、Mn 1.6％、Mo0.6％、B 0.004％、Ni 1.25％、余量为铁及不可避免杂质的原料在真空感应炉或电弧炉中加热熔化，同时进行脱硫、脱氧、检测并调整化学元素成分含量，在钢液温度为1550～1600℃出钢，并控制钢液在1480～1500℃时浇注入模具中；
2)将模具自然冷却2.5h，然后取出铸件；
3)对铸件进行热处理；
所述热处理工艺为扩散退火+淬火+回火：以50℃/h的速度将铸件从常温加热到625℃，保温1.5h，再以100℃/h的速度加热到1225℃，保温7.5h，再炉冷至室温；再以50℃/h的速度将铸件从常温加热到475℃，保温1.5h，再以100℃/h的速度加热到925℃，保温4.5h，之后空淬；回火温度为250℃，保温6h，回火后取铸件空冷即可。
上述马氏体钢金相组织由体积百分比为91.6％马氏体和8.4％的残余奥氏体组成。
经检测，上述方法制备的马氏体钢抗拉强度达到1951MPa，屈服强度达到1441MPa；硬度达到54.0HRC；冲击韧性可达181.6J/cm2。
实施例3
1)将化学成分的重量百分比为：C 0.60％、Si 1.7％、Cr 5.0％、Mn 1.8％、Mo0.8％、B 0.005％、Ni 1.5％、余量为铁及不可避免杂质的原料在真空感应炉或电弧炉中加热熔化，同时进行脱硫、脱氧、检测并调整化学元素成分含量，在钢液温度为1550～1600℃出钢，并控制钢液在1480～1500℃时浇注入模具中；
2)将模具自然冷却3h，然后取出铸件；
3)对铸件进行热处理；
所述热处理工艺为扩散退火+淬火+回火：以40℃/h的速度将铸件从常温加热到600℃，保温1h，再以80℃/h的速度加热到1200℃，保温5h，再炉冷至室温；再以40℃/h的速度将铸件从常温加热到450℃，保温1h，再以80℃/h的速度加热到900℃，保温3h，之后水淬；回火温度为200℃，保温4h，回火后取铸件空冷即可。
上述马氏体钢金相组织由体积百分比为93.2％马氏体和6.8％的残余奥氏体组成，金相组织图见图2。
经检测，上述方法制备的马氏体钢抗拉强度达到2048MPa，屈服强度达到1508MPa；硬度达到54.9HRC；冲击韧性可达124.9J/cm2。
Claims (3)
1.一种中合金高强度马氏体钢，其特征在于，其化学成分的重量百分比为：C 0.45%~0.60%；Si 1.4%~1.7%；Cr 3.0%~4.0%；Mn 1.4%~1.8%；Mo 0.4%~0.8%；B 0.002%~0.005%；Ni1.0%~1.5%；余量为铁及不可避免杂质；
所述马氏体钢金相组织中由体积百分比为90%~95%马氏体和5%~10%的残余奥氏体组成；
所述中合金高强度马氏体钢的制备方法，包括如下步骤：
1）将化学成分的重量百分比为：C 0.45%~0.60%、Si 1.4%~1.7%、Cr 3.0%~5.0%、Mn1.4%~1.8%、Mo 0.4%~0.8%、B 0.002%~0.005%、Ni 1.0%~1.5%、余量为铁及不可避免杂质的钢液于1480~1500℃时浇注入模具中；
2）将模具自然冷却2~3h，然后取出铸件；
3）对铸件进行热处理，所述热处理工艺为扩散退火+淬火+回火；
所述扩散退火+淬火+回火的热处理制度为：以40~60℃/h的速度将铸件从常温加热到600~650℃，保温1~2h，再以80~120℃/h的速度加热到1200~1250℃，保温5~10h，再炉冷至室温；再以40~60℃/h的速度将铸件从常温加热到450~550℃，保温1~2h，再以80~120℃/h的速度加热到900~950℃，保温3~6h，之后水淬或空淬；回火温度为200~300℃，保温4~8h，回火后取铸件空冷即可。
2.根据权利要求1所述的中合金高强度马氏体钢的制备方法，其特征在于，所述马氏体钢抗拉强度达到1800MPa以上，屈服强度达到1400MPa以上；硬度达到53~58HRC；冲击韧性达到100J/cm2~200J/cm2。
3.权利要求1所述的中合金高强度马氏体钢的应用，其特征在于，用做圆锥破碎机的衬板。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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