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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陈灿光
桂劲松
程琦
戴靖
方剑锋
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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

一种含硼和稀土的低铬铸铁磨段及其热处理方法
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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