CN114351036A - 一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段及其热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段及其热处理方法，磨段的化学成分按质量百分比包括：C：2.2‑3.4％、Si：0.5‑1.1％、Cr：1.5‑2.9％、Mn：0.7‑1.4％、Cu：0.45‑0.55％、B：0.01‑0.1％、Y：0.1‑0.3％、Nb：0.05‑0.12％、Ti：0.04‑0.07％、Mo：0.28‑0.37％、V：0.18‑0.23％、W：0.01‑0.05％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。本发明提出的含硼和稀土的低铬铸铁磨段的热处理方法过程简单，得到的磨段硬度高，冲击韧性好，耐磨性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段及其热处理方法。
背景技术
磨段作为一种研磨体，被广泛应用于矿山、火电、水泥及冶金等工业基础行业，市场年需求量较大。低铬铸铁是一种价廉的耐磨材料，可以被用于制作磨段，但是目前市场上的磨段质量欠佳，在使用过程中容易出现破碎、变形的现象，不仅使工作效率降低，而且还造成了大量的能源和材料的消耗。因此，提高磨段的综合性能，减少磨损，延长其使用寿命是目前亟待解决的问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段及其热处理方法，所述热处理方法简单，得到的磨段硬度高，冲击韧性好，耐磨性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：2.2-3.4％、Si：0.5-1.1％、Cr：1.5-2.9％、Mn：0.7-1.4％、Cu：0.45-0.55％、B：0.01-0.1％、Y：0.1-0.3％、Nb：0.05-0.12％、Ti：0.04-0.07％、Mo：0.28-0.37％、V：0.18-0.23％、W：0.01-0.05％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。
优选地，其化学成分中，C、Cr的质量百分比满足以下关系式：C/Cr＝1.4-1.7。
优选地，其化学成分中，Mo、Cr、Mn的质量百分比满足以下关系式：2×Mo+Cr+Mn＝3.3-4.2％。
优选地，所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：2.4％、Si：0.7％、Cr：1.6％、Mn：1.3％、Cu：0.53％、B：0.03％、Y：0.22％、Nb：0.09％、Ti：0.046％、Mo：0.32％、V：0.21％、W：0.025％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。
优选地，所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.1％、Si：1％、Cr：1.85％、Mn：0.98％、Cu：0.46％、B：0.07％、Y：0.12％、Nb：0.06％、Ti：0.062％、Mo：0.35％、V：0.19％、W：0.03％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。
本发明还提出的一种所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段的热处理方法，包括以下步骤：加热至940-965℃保温30-60min，空冷，然后再加热至170-200℃保温20-60min，再加热至220-235℃，保温30-60min，再加热至T℃保温60-120min，空冷；其中，T＝T1+1500×WC-1100×WSi，WC、WSi分别为C、Si的质量百分比，T1＝238-255。
本发明所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分中，加入了Mo、Cr和Mn，并控制Mo、Cr、Mn的质量百分比满足关系式2×Mo+Cr+Mn＝3.3-4.2％，降低了回火脆性，提高了冲击韧性；加入了W、V和Ti，并具体控制了三者的含量，使其发挥协同作用，使高温奥氏体向更细的组织结构转变，提高耐磨性，同时加入了适量的Y、Nb和B，改善了磨段的组织和形貌，进一步使硬度和韧性进行了统一；随着含碳量的增高，铸铁的硬度升高，冲击韧性下降，随着回火温度的升高，硬度降低，冲击韧性提高，本发明中，在热处理过程中，采用了阶梯升温的方式，并具体控制了最终回火的温度，使其满足关系式T＝T1+1500×WC-1100×WSi，WC、WSi分别为C、Si的质量百分比，T1＝238-255，使所得磨段能够获得良好的韧性与硬度的结合。
本发明所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段，通过化学成分的优化，并将其进行了特殊的热处理过程，在热处理过程中，采用了阶梯升温的方式，并控制了热处理过程的温度和时间，细化了铸铁的基体组织和碳化物，使得到的磨段达到了硬度和韧性的良好配合，冲击韧性好，硬度高，耐磨损，使用寿命长。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.4％、Si：0.5％、Cr：2％、Mn：0.7％、Cu：0.5％、B：0.07％、Y：0.1％、Nb：0.08％、Ti：0.04％、Mo：0.3％、V：0.18％、W：0.03％、P：0.04％、S：0.05％，余量为Fe。
本发明还提出的一种所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段的热处理方法，包括以下步骤：加热至940℃保温60min，空冷，然后再加热至170℃保温60min，再加热至220℃，保温60min，再加热至T℃保温60min，空冷；其中，T＝T1+1500×WC-1100×WSi，WC、WSi分别为C、Si的质量百分比，T＝T1+1500×3.4％-1100×0.5％＝T1+1500×0.034-1100×0.005＝T1+51-5.5＝T1+45.5，T1＝238.5，T＝284。
实施例2
本发明提出的一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：2.2％、Si：1.1％、Cr：1.5％、Mn：1.4％、Cu：0.45％、B：0.1％、Y：0.17％、Nb：0.12％、Ti：0.07％、Mo：0.37％、V：0.23％、W：0.05％、P：0.03％、S：0.03％，余量为Fe。
本发明还提出的一种所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段的热处理方法，包括以下步骤：加热至965℃保温30min，空冷，然后再加热至200℃保温20min，再加热至235℃，保温30min，再加热至275℃保温120min，空冷。
实施例3
本发明提出的一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.4％、Si：1％、Cr：2.415％、Mn：1.225％、Cu：0.55％、B：0.01％、Y：0.3％、Nb：0.05％、Ti：0.06％、Mo：0.28％、V：0.21％、W：0.01％、P：0.08％、S：0.06％，余量为Fe。
本发明还提出的一种所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段的热处理方法，包括以下步骤：加热至945℃保温30min，空冷，然后再加热至180℃保温45min，再加热至220℃，保温60min，再加热至278℃保温90min，空冷。
实施例4
本发明提出的一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.2％、Si：1％、Cr：2.2％、Mn：1.2％、Cu：0.49％、B：0.03％、Y：0.29％、Nb：0.11％、Ti：0.05％、Mo：0.33％、V：0.195％、W：0.042％、P：0.09％、S：0.06％，余量为Fe。
本发明还提出的一种所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段的热处理方法，包括以下步骤：加热至960℃保温30min，空冷，然后再加热至195℃保温30min，再加热至230℃，保温30min，再加热至277℃保温90min，空冷。
实施例5
本发明提出的一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3％、Si：1％、Cr：2％、Mn：0.8％、Cu：0.52％、B：0.09％、Y：0.17％、Nb：0.09％、Ti：0.048％、Mo：0.31％、V：0.203％、W：0.019％、P：0.06％、S：0.06％，余量为Fe。
本发明还提出的一种所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段的热处理方法，包括以下步骤：加热至945℃保温60min，空冷，然后再加热至180℃保温60min，再加热至225℃，保温60min，再加热至285℃保温60min，空冷。
实施例6
本发明提出的一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：3.1％、Si：1％、Cr：1.85％、Mn：0.98％、Cu：0.46％、B：0.07％、Y：0.12％、Nb：0.06％、Ti：0.062％、Mo：0.35％、V：0.19％、W：0.03％、P：0.05％、S：0.04％，余量为Fe。
本发明还提出的一种所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段的热处理方法，包括以下步骤：加热至960℃保温30min，空冷，然后再加热至190℃保温30min，再加热至235℃，保温30min，再加热至274℃保温100min，空冷。
实施例7
本发明提出的一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其化学成分按质量百分比包括：C：2.4％、Si：0.7％、Cr：1.6％、Mn：1.3％、Cu：0.53％、B：0.03％、Y：0.22％、Nb：0.09％、Ti：0.046％、Mo：0.32％、V：0.21％、W：0.025％、P：0.03％、S：0.02％，余量为Fe。
本发明还提出的一种所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段的热处理方法，包括以下步骤：加热至945℃保温45min，空冷，然后再加热至180℃保温45min，再加热至220℃，保温60min，再加热至283℃保温60min，空冷。
对本发明实施例1-7的磨段进行性能检测，其中，选用HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计进行洛氏硬度测试；冲击试验选用摆锤式冲击试验机测试；选用MLD-10型动载磨料磨损试验机进行耐磨性测试，其中，冲锤质量为10kg，磨损上试样每平方厘米冲击功为1J，磨损时间为1h，磨料为石英砂，石英砂流速为50公斤/h，下试样为45#钢；经测试可知，实施例1-7磨段的硬度均≥58HRC，冲击吸收能量均≥4.3J，60min磨损失重均≤0.1108g。
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)
1.一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其特征在于，其化学成分按质量百分比包括：C：2.2-3.4％、Si：0.5-1.1％、Cr：1.5-2.9％、Mn：0.7-1.4％、Cu：0.45-0.55％、B：0.01-0.1％、Y：0.1-0.3％、Nb：0.05-0.12％、Ti：0.04-0.07％、Mo：0.28-0.37％、V：0.18-0.23％、W：0.01-0.05％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其特征在于，其化学成分中，C、Cr的质量百分比满足以下关系式：C/Cr＝1.4-1.7。
3.根据权利要求1或2所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其特征在于，其化学成分中，Mo、Cr、Mn的质量百分比满足以下关系式：2×Mo+Cr+Mn＝3.3-4.2％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其特征在于，其化学成分按质量百分比包括：C：2.4％、Si：0.7％、Cr：1.6％、Mn：1.3％、Cu：0.53％、B：0.03％、Y：0.22％、Nb：0.09％、Ti：0.046％、Mo：0.32％、V：0.21％、W：0.025％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。
5.根据权利要求1-3中任一项所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段，其特征在于，其化学成分按质量百分比包括：C：3.1％、Si：1％、Cr：1.85％、Mn：0.98％、Cu：0.46％、B：0.07％、Y：0.12％、Nb：0.06％、Ti：0.062％、Mo：0.35％、V：0.19％、W：0.03％、P＜0.1％、S＜0.1％，余量为Fe。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述含硼和稀土的低铬铸铁磨段的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：加热至940-965℃保温30-60min，空冷，然后再加热至170-200℃保温20-60min，再加热至220-235℃，保温30-60min，再加热至T℃保温60-120min，空冷；其中，T＝T1+1500×WC-1100×WSi，WC、WSi分别为C、Si的质量百分比，T1＝238-255。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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