CN108950428A - 一种中铬耐磨合金钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中铬耐磨合金钢及其制备方法，依次通过确定工艺目标值、配料、熔炼、取样调整、浇注成型和热处理制得的合金钢的重量百分含量为“0.35‑0.55％的碳、0.6‑1.5％的硅、0.8‑1.3％的锰、＜0.04％的磷、＜0.04％的硫、3.5‑8％的铬、0.1‑0.5％的镍、0.1‑0.4％的钼、0.03‑0.25％的硼、0.1‑0.3％的铝、0.1‑1.2％的铈、0.02‑0.1％的锡和余量的铁”，既能够保证较高韧性和抗冲击性能，又能够提高耐磨性和硬度，工艺易于控制的特点，适合于民用使用和推广。
Description
技术领域
本发明涉及到合金钢制造技术领域，尤其涉及一种性能硬度、耐磨性和韧性均较高且适合于民用使用和推广的中铬耐磨合金钢及其制备方法。
背景技术
合金钢是在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。
根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金钢，中合金钢和高合金钢。合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。
其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。
公开号为CN 1335417，公开日为2002年02月13日的中国专利文献公开了一种高温耐磨合金钢，其特征在于：采用下述组分和重量百分含量的原料通过熔炼和其它工艺流程生产制得的：77.5-79％的废钢，18.3-207％的高碳铬铁，0.67-1.0％的钼铁，0.33-0.5％的钒铁，适量的硅、锰脱氧剂，0.05-0.1％的钛铁，0.02-0.05％的锆，0.6-1.2％的铝和0.12-0.5％的稀土元素，这样制得的合金钢含碳1.45-1.70％，含铬11.0-12.5％，含钼0.4-0.6％，含钒0.15-0.30％，含钛0.02-0.05％，含锆0.02-0.05％，含铝0.6-1.2％，含稀土元素0.05-0.15％。该专利文献公开的高温耐磨合金钢，其采用增大碳和高合金元素的配比，虽然提高了一定的耐磨性能，但是，大大增加了合金成本。
公开号为CN 102978533A，公开日为2013年03月20日的中国专利文献公开了一种高强度高韧性合金钢，其化学成分组成如下：碳：0.14-0.19wt％、硅：0.20-0.33wt％、硼：0.02-0.05wt％、锰：0.85％-1.30wt％、磷：≤0.02wt％、硫：0.015-0.02wt％、铬：0.08-0.1wt％、钒：0.6-0.2wt％、镍：0.30-0.50wt％、铜：0.2-0.3wt％、钼：0.02-0.08wt％、钛：≤0.2wt％、铌：≤0.06wt％，余量为铁。该专利文献公开的高强度高韧性合金钢，其采用低碳多合金系配比，冶炼成本大，控制难度大，工艺要求高，成本高，属专用使用钢种，民用推广难。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种中铬耐磨合金钢及其制备方法，本发明采用铈稀土搭配中碳中铬低硼等材料通过中频炉冶炼，经热处理后得到的合金钢，既能够保证高韧性和抗冲击性能，又能够提高耐磨性和硬度，工艺易于控制的特点，适合于民用使用和推广。
本发明通过下述技术方案实现：
一种中铬耐磨合金钢，其特征在于，由以下按重量百分比计的原料组成：
所述碳的含量为0.5％，铬的含量为6％，硼的含量为0.06％。
所述铈的含量为0.8％，锡的含量为0.08％。
一种中铬耐磨合金钢的制备方法，其特征在于，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.5％，硅1％，锰1％，磷0.02％，硫0.02％，铬6％，镍0.3％，钼0.3％，硼0.06％，铝0.2％，铈0.8％，锡0.08％，余量为铁；
b、配料：选取废铁、废钢、铈、稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的合金；
c、熔炼：先将b步骤中的配料放入炉底垫有热石灰的中频炉内，再向中频炉通低电流，中频炉内配料预热后全负荷送电，直至中频炉内配料熔化；
d、取样调整：将c步骤中熔化后的配料取样，根据药水或光谱仪分析测出硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的重量千分计含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的合金，调整硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡元素含量配比接近工艺目标值，加入石墨调整碳的含量配比接近工艺目标值，在出中频炉前5分钟加铈稀土，使铈稀土的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1650摄氏度时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的合金钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
所述e步骤中的脱氧剂是铝锰铁、钢芯铝、电石或碳化硅。
所述f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的合金钢加热至1100摄氏度，并保温3小时，然后将温度降到750摄氏度时，保温1.5小时，最后随中频炉冷却。
所述f步骤中的淬火是指将分布于基体上的碳化物经扩散球化后而得到的合金钢加热到1000摄氏度时，随即将其浸入水中冷却。
所述f步骤中的回火是指将淬火后的合金钢重新加热到530摄氏度，并保温2小时，最后随中频炉冷却。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，采用中碳，碳溶于铁形成固溶体，将其含量特定的控制在0.35-0.55％，能够提高钢的基本强度；硅能强化铁素体，提高钢的强度，脱氧、氢能力强，锰也能强化铁素体，锰溶于渗碳体中，获得合金渗碳体(FeMn)3C，同时又能使珠光体变细，能够有效脱硫、磷有害元素，铬能生成碳化物Cr7C3、(CrFe)23C6，提高钢的硬度，起到强化弥散作用；钼能够细化晶粒，防止回火脆性。硅的含量特定的控制在0.6-1.5％、锰的含量特定地控制在0.8-1.3％，能够增加淬硬层深度，保障合金钢的耐磨性，而且能够有效规避钢的回火脆性；钼的含量特定的控制在0.1-0.4％，能够进一步消除回火脆性，在保证合金钢延展性的同时能形成稳定的、弥散分布的碳化物相，进一步保障合金钢的强度；采用中铬，特定的将铬的含量控制在3.5-8％，能够提高硬度；
采用低硼，特定的将硼含量控制在0.03-0.25％，硼溶于奥氏体时，溶解度低于0.03％；游离出来的硼元素与铁发生化学反应，生产硼化铁，能够保障耐磨性，且溶于奥氏体的硼元素能够阻止铁素体自身生核，使铁素体围绕硼元素生核，使淬透性提高，且均匀性好；
本发明特定的采用了铈稀土，铈稀土能够细化晶粒，净化熔体，消除柱状晶，提高致密性；将铈的含量特定的控制在0.1-1.2％，其与0.02-0.1％的锡生成铈锡化合物，而没有发生化学反应的铈元素，则往晶界偏移，并且镶嵌在晶界的界面上，防止阻碍锡原子发生偏析现象，让游离的锡原子镶嵌在铁原子之间，由于锡原子的原子半径比铁原子的原子半径大，使铁素体发生晶格变形，从而使机体硬度、强度发生变化；特定的将镍的含量控制在0.1-0.5％，镍钉扎在机体中，既能阻碍硬质化合物往晶界偏析，又能使产生晶格变形的机体难以恢复，提高其冲击韧性；
经过无数次实验，最终采用“0.35-0.55％的碳、0.6-1.5％的硅、0.8-1.3％的锰、＜0.04％的磷、＜0.04％的硫、3.5-8％的铬、0.1-0.5％的镍、0.1-0.4％的钼、0.03-0.25％的硼、0.1-0.3％的铝、0.1-1.2％的铈、0.02-0.1％的锡和余量的铁”这种特定的配比，制备得到的合金钢，既能够保证较高韧性和抗冲击性能，又能够提高耐磨性和硬度，工艺易于控制的特点，适合于民用使用和推广。
二、本发明，依次通过a-f制备合金钢，整个合金钢在制备过程中，由于是在中碳中铬下，生成碳化物相对较多，性能硬度和耐磨性相对较高；铈稀土和锡生成铈锡化合物，高熔点，5000度；没有发生化学反应的铈元素，往晶界偏移，并且镶嵌在晶界的界面上，防止阻碍锡原子发生偏析现象，让游离的锡原子镶嵌在铁原子之间，由于锡原子的原子半径比铁原子的原子半径大，使铁素体发生晶格变形，从而使基体硬度、强度发生变化；同时铈锡化合物属于高熔点金属化合物，因此其硬度高，耐磨性好；硼溶于奥氏体时，溶解度低于0.03％，适量的硼含量，游离出来的硼元素与铁发生化学反应，生产硼化铁，所以耐磨性得到极大的提高；另外，溶于奥氏体的硼元素能够阻止铁素体自身生核，使铁素体围绕硼元素生核，使淬透性提高，且均匀性好；在低硼的情况下，既能够使整个合金钢的韧性高，又能提高其机械强度。
三、本发明f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的合金钢加热至1100摄氏度，并保温3小时，然后将温度降到750摄氏度时，保温1.5小时，最后随中频炉冷却，采用这样特定的温度加热既能保证片状珠光体消失，又能保留一部分未完全溶于奥氏体的碳化物，作为球化核心，最终形成较粗大的颗粒状碳化物的正常球化组织，使化学成分均匀，提高合金钢的强度。
四、本发明，f步骤中的淬火是指将分布于基体上的碳化物经扩散球化后而得到的合金钢加热到1000摄氏度时，随即将其浸入水中冷却，经淬火后的合金钢能够使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织。
五、本发明，f步骤中的回火是指将淬火后的合金钢重新加热到530摄氏度，并保温2小时，最后随中频炉冷却，经回火后的合金钢，能够消除淬火应力，并使残余奥氏体转变为贝氏体而提高硬度，进而保障合金钢的耐磨性、硬度和韧性。
附图说明
图1为本发明中铬耐磨合金钢在金相显微镜下放大200倍的金相照片；
图2为本发明中铬耐磨合金钢在金相显微镜下放大500倍的金相照片。
具体实施方式
实施例1
一种中铬耐磨合金钢，由以下按重量百分比计的原料组成：
实施例2
一种中铬耐磨合金钢，由以下按重量百分比计的原料组成：
由上述组分构成的中铬耐磨合金钢，其耐磨性、硬度均较高，同时韧性和抗冲击效果较好。
实施例3
一种中铬耐磨合金钢，由以下按重量百分比计的原料组成：
实施例4
一种中铬耐磨合金钢的制备方法，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.5％，硅1％，锰1％，磷0.02％，硫0.02％，铬6％，镍0.3％，钼0.3％，硼0.06％，铝0.2％，铈0.8％，锡0.08％，余量为铁；
b、配料：选取废铁、废钢、铈、稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的合金；
c、熔炼：先将b步骤中的配料放入炉底垫有热石灰的中频炉内，再向中频炉通低电流，中频炉内配料预热后全负荷送电，直至中频炉内配料熔化；
d、取样调整：将c步骤中熔化后的配料取样，根据药水或光谱仪分析测出硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的重量千分计含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的合金，调整硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡元素含量配比接近工艺目标值，加入石墨调整碳的含量配比接近工艺目标值，在出中频炉前5分钟加铈稀土，使铈稀土的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1650摄氏度时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的合金钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
依次通过a-f制备合金钢，整个合金钢在制备过程中，由于是在中碳中铬下，生成碳化物相对较多，性能硬度和耐磨性相对较高；铈稀土和锡生成铈锡化合物，高熔点，5000度；没有发生化学反应的铈元素，往晶界偏移，并且镶嵌在晶界的界面上，防止阻碍锡原子发生偏析现象，让游离的锡原子镶嵌在铁原子之间，由于锡原子的原子半径比铁原子的原子半径大，使铁素体发生晶格变形，从而使基体硬度、强度发生变化；同时铈锡化合物属于高熔点金属化合物，因此其硬度高，耐磨性好；硼溶于奥氏体时，溶解度低于0.03％，适量的硼含量，游离出来的硼元素与铁发生化学反应，生产硼化铁，所以耐磨性得到极大的提高；另外，溶于奥氏体的硼元素能够阻止铁素体自身生核，使铁素体围绕硼元素生核，使淬透性提高，且均匀性好；在低硼的情况下，既能够使整个合金钢的韧性高，又能提高其机械强度。
实施例5
一种中铬耐磨合金钢的制备方法，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.5％，硅1％，锰1％，磷0.02％，硫0.02％，铬6％，镍0.3％，钼0.3％，硼0.06％，铝0.2％，铈0.8％，锡0.08％，余量为铁；
b、配料：选取废铁、废钢、铈、稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的合金；
c、熔炼：先将b步骤中的配料放入炉底垫有热石灰的中频炉内，再向中频炉通低电流，中频炉内配料预热后全负荷送电，直至中频炉内配料熔化；
d、取样调整：将c步骤中熔化后的配料取样，根据药水或光谱仪分析测出硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的重量千分计含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的合金，调整硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡元素含量配比接近工艺目标值，加入石墨调整碳的含量配比接近工艺目标值，在出中频炉前5分钟加铈稀土，使铈稀土的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1650摄氏度时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的合金钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
所述e步骤中的脱氧剂是铝锰铁、钢芯铝、电石或碳化硅。
实施例6
一种中铬耐磨合金钢的制备方法，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.5％，硅1％，锰1％，磷0.02％，硫0.02％，铬6％，镍0.3％，钼0.3％，硼0.06％，铝0.2％，铈0.8％，锡0.08％，余量为铁；
b、配料：选取废铁、废钢、铈、稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的合金；
c、熔炼：先将b步骤中的配料放入炉底垫有热石灰的中频炉内，再向中频炉通低电流，中频炉内配料预热后全负荷送电，直至中频炉内配料熔化；
d、取样调整：将c步骤中熔化后的配料取样，根据药水或光谱仪分析测出硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的重量千分计含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的合金，调整硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡元素含量配比接近工艺目标值，加入石墨调整碳的含量配比接近工艺目标值，在出中频炉前5分钟加铈稀土，使铈稀土的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1650摄氏度时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的合金钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
所述e步骤中的脱氧剂是铝锰铁、钢芯铝、电石或碳化硅。
所述f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的合金钢加热至1100摄氏度，并保温3小时，然后将温度降到750摄氏度时，保温1.5小时，最后随中频炉冷却。
所述f步骤中的淬火是指将分布于基体上的碳化物经扩散球化后而得到的合金钢加热到1000摄氏度时，随即将其浸入水中冷却。
所述f步骤中的回火是指将淬火后的合金钢重新加热到530摄氏度，并保温2小时，最后随中频炉冷却。
f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的合金钢加热至1100摄氏度，并保温3小时，然后将温度降到750摄氏度时，保温1.5小时，最后随中频炉冷却，采用这样特定的温度加热既能保证片状珠光体消失，又能保留一部分未完全溶于奥氏体的碳化物，作为球化核心，最终形成较粗大的颗粒状碳化物的正常球化组织，使化学成分均匀，提高合金钢的强度。
f步骤中的淬火是指将分布于基体上的碳化物经扩散球化后而得到的合金钢加热到1000摄氏度时，随即将其浸入水中冷却，经淬火后的合金钢能够使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织。
f步骤中的回火是指将淬火后的合金钢重新加热到530摄氏度，并保温2小时，最后随中频炉冷却，经回火后的合金钢，能够消除淬火应力，并使残余奥氏体转变为贝氏体而提高硬度，进而保障合金钢的耐磨性、硬度和韧性。
制备得到的中铬耐磨合金钢，其机械性能试验报告参见附件1。
Claims (8)
1.一种中铬耐磨合金钢，其特征在于，由以下按重量百分比计的原料组成：
2.根据权利要求1所述的一种中铬耐磨合金钢，其特征在于：所述碳的含量为0.5％，铬的含量为6％，硼的含量为0.06％。
3.根据权利要求1所述的一种中铬耐磨合金钢，其特征在于：所述铈的含量为0.8％，锡的含量为0.08％。
4.根据权利要求1所述的一种中铬耐磨合金钢的制备方法，其特征在于，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.5％，硅1％，锰1％，磷0.02％，硫0.02％，铬6％，镍0.3％，钼0.3％，硼0.06％，铝0.2％，铈0.8％，锡0.08％，余量为铁；
b、配料：选取废铁、废钢、铈、稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的合金；
c、熔炼：先将b步骤中的配料放入炉底垫有热石灰的中频炉内，再向中频炉通低电流，中频炉内配料预热后全负荷送电，直至中频炉内配料熔化；
d、取样调整：将c步骤中熔化后的配料取样，根据药水或光谱仪分析测出硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的重量千分计含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡的合金，调整硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝和锡元素含量配比接近工艺目标值，加入石墨调整碳的含量配比接近工艺目标值，在出中频炉前5分钟加铈稀土，使铈稀土的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1650摄氏度时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的合金钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
5.根据权利要求4所述的一种中铬耐磨合金钢的制备方法，其特征在于：所述e步骤中的脱氧剂是铝锰铁、钢芯铝、电石或碳化硅。
6.根据权利要求4所述的一种中铬耐磨合金钢的制备方法，其特征在于：所述f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的合金钢加热至1100摄氏度，并保温3小时，然后将温度降到750摄氏度时，保温1.5小时，最后随中频炉冷却。
7.根据权利要求4所述的一种中铬耐磨合金钢的制备方法，其特征在于：所述f步骤中的淬火是指将分布于基体上的碳化物经扩散球化后而得到的合金钢加热到1000摄氏度时，随即将其浸入水中冷却。
8.根据权利要求4所述的一种中铬耐磨合金钢的制备方法，其特征在于：所述f步骤中的回火是指将淬火后的合金钢重新加热到530摄氏度，并保温2小时，最后随中频炉冷却。
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102770571A (zh) * | 2010-01-29 | 2012-11-07 | 新日本制铁株式会社 | 钢板及钢板制造方法 |
| CN103572172A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-12 | 乐山市泰钢鑫科机械制造有限公司 | 耐磨合金钢及其制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115354224A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-11-18 | 乐山市泰钢鑫科机械制造有限公司 | 一种高韧高强抗低温低合金钢的材质及制备方法 |
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Application publication date: 20181207 |
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