CN1150979A - 一种高铬抗磨铸钢 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉磨作业中具有高抗磨性的耐磨材料，高铬抗磨铸钢，其化学成分及含量如下：C：1.2～2.5％，Mn、Si≤0.6％，Cr：11.5～13.5％，Mo：0.7～1.2％，Cu0.5～1.0％，V：3.5～4.5％，Re：0.03～0.05％，S、P≤0.06％，其余为Fe。它具有高硬度的同时，也具有较高的强度和较好的韧性，它应用范围广泛，比传统耐磨材料其使用寿命有较大幅度提高，应用于特硬矿石的粉碎效果更加明显。

Description

一种高铬抗磨铸钢

本发明涉及一种能广泛应用于建材、冶金、矿山、电力、煤炭等行业的粉磨作业中，具有高抗磨性的耐磨材料——高铬抗磨铸钢。

据不完全统计，我国各行业的粉磨作业中，每年共消耗主要易损件，磨球约为120万吨，磨机衬板约为20万吨，破碎机衬板约为20万吨，折合人民币消耗达50亿元，因此，提高易损件使用寿命，发展高抗磨性的耐磨材料，具有非常重要的经济和战略意义。

高铬铸(铁)钢作为国际上公认抗磨性能最好的耐磨材料，在西方发达国家得到非常广泛的应用，其特点是在马氏体、奥氏体基体上镶嵌着M₇C₃型碳化物，此种碳化物硬度高，强度好，又呈分散分布，不消弱割裂基体。

本发明的目的就是要提供一种具有高硬度的同时，也具有较高的强度和较好的韧性的高铬抗磨铸钢。

本发明所述的高铬抗磨铸钢，一、其化学成份及含量如下(重量百分比％)：

C：1.2～2.5

Mn、Si：≤0.6

Cr：11.5～13.5

Mo：0.7～1.2

Cu：0.5～1.0

V：3.5～4.5

Re：0.03～0.05

S.P≤0.06

其余为Fe。

①碳[C]C是提高耐磨性最主要并且最廉价的元素，适当的碳量不仅保证材质经热处理后获得马氏体基体，得到最大淬硬硬度，而且保证获得断网状分布的M₇C₃型碳化物，但过高碳量会降低合金的疲劳强度、冲击韧性和断裂韧性。

故本发明确定材质的含碳量范围为；1.2～2.5％，根据具体工况条件可选用下限，中限和上限。

②铬[Cr]Cr是本发明的主要合金元素，当Cr＞11～12％并适当控制Cr/C比，可保证碳化物晶格类型由M₃C型转化为M₇C₃型，M₇C₃型碳化物在莱氏体中的分布亦由连续网状及莱氏体型态转变为非连续网状的板条形态，后者牢固地嵌在马氏体基体中，从而材质不但韧性高，而且硬度高，耐磨性好。

Cr含量过低，使Cr/C过低，不能保证得到M₇C₃型碳化物，影响淬透性和材质抗蚀性能，降低材质综合机械性能，故本发明将Cr量控制在：11.5～13.5％。

③锰[Sn]设计一定量的锰，是为了脱硫和提高淬透性，但Mn显著稳定奥氏体，使Ms点降低，残余奥氏体量增加，故将其控制在0.6％以下。

④硅[Si]设计中加入一定量的Si，是为脱氧，一般Si量控制在06％以下，否则影响淬透性和冲击韧性值。

⑤钼[Mo]Mo是本材质中生成难溶、细小、分散的硅化物Mo₃C，并被包含在M₇C₃型复合碳化物中，有强烈抑制珠光体转变、提高淬透性和回火稳定性、细化晶料、改善钢的韧性的作用。根据铸件厚薄，适当加入钼，本发明将Mo量控制在0.7～1.2％，既保证发挥钼的功能，又可控制热裂敏感性。

⑥铜：本发明加入0.5～1.0铜，目的是以Cu代Ni，适当提高耐蚀性、韧性，增加淬透性，避免铸态组织中出现过量的珠光体。又因钼与铜联合加入，引起交互作用，在提高淬透性同时，又可进一步改变碳化物形态和分布，并促进空淬时获得少量针状组织，但铜不宜多加，因其稳定奥氏体故将其控制在0.5～1.0％范围内。

⑦钒：V是形成VC或V₄C₃极强烈元素，呈孤立块状，硬度高，不破裂，不变形，同时细化晶粒，增加回火稳定性，提高耐磨性，加入一定量的钒，有利于马氏体的转变，但过量的钒，铸件在热处理过程中易生成很厚的氧化皮，极为不利，故本发明将V控制在：3.5～4.5％。

⑧稀土：本成分设计中加入一定量的稀土元素，主要目的是对高铬铸钢钢液进行变质处理，以改变碳化物的形态分布，使晶粒细化，净化晶界，提高冲击韧性值，是在碳含量提高后采取的一项技术措施，以提高材质的综合机械性能。加入量过多，将适得其反，起反作用，故本发明稀土加入量为金属液重的0.20～0.25％，实际Re含量控制在0.03～0.05％为佳。

⑨硫磷：在原材料允许条件下，P、S含量应越低越好。本发明要求P、S≤0.06％。

二、其采用以下的热处理工艺：

980℃～1070℃保温3-4小时，空淬+150℃(或540℃)回火

金相组织为：

回火马氏体+合金碳化物+残余奥氏体

机械性能：

σ_b＝60～80kgf/mm²    α_k＝0.5～1.0kgm/cm²

δ＝0～1％                 硬度HRC58-68

本发明高铬抗磨铸钢是在常规高铬铸(铁)钢的基础上，添加一定数量的复合合金元素，形成交互复合作用，提高综合机械性能，另外，通过采用合理的热处理工艺，充分发挥合金元素的功效，使其具有高硬度的同时，也具有较高的强度和较好的韧性。

高铬抗磨铸钢应用范围广泛，比传统耐磨材料其使用寿命有较大幅度提高。应用于特硬矿石的粉碎效果更加明显。

高铬抗磨铸钢应用于Φ3.0米以下球磨机衬板，其使用寿命为ZGMnB的5～10倍；应用于Φ3.0米以上大型磨机，经改变形状后，寿命可提高4～8倍。此外，高铬抗磨铸钢还可应用于磨煤机旋流器，轧辊，两路阀座，渣浆泵过流件等耐磨件的生产。

实施例：

本发明材质应用于Φ3.0×11米水泥磨二仓衬板，化学成分及含量如下：重量百分比)

C：1.86％    Mn：0.57％    Si：0.43％   Cr：12.17％

Mo：1.16％   Cu：0.63％    V：3.7％     Re：0.03％

S.P≤0.06％

热处理工艺：

1030℃保温4小时，空淬+150℃回火

机械性能：

σ_b＝68kgf/mm²    α_k＝0.96kgm/cm²

δ＝0.35％        硬度HRC59  HRC60.5

本高铬抗磨铸钢衬板在该水泥磨上的使用寿命是奥氏体高锰钢衬板的6倍，经济效益显著。

Claims (3)

1.一种高铬抗磨铸钢，其特征在于：其材质化学成份及含量如下(重量百分比％)：

C：1.2～2.5

Mn、Si：≤0.6

Cr：11.5～1 3.5

Mo：0.7～1.2

Cu：0.5～1.0

V：3.5～4.5

Re：0.03～0.05

S.P≤0.06

其余为Fe。

2.一种高铬抗磨铸钢的制备方法，其特征在于：980℃～1070℃，保温3-4小时，空淬+150℃回火。

3.一种高铬抗磨铸钢的制备方法，其特征在于：980℃～1070℃，保温3-4小时，空淬+540℃回火。