CN115369319B - 一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺 - Google Patents

一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属热处理技术领域，具体地说是一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺。工程机械中用于承受冲击载荷的零件需具备高强、耐磨、高韧、可焊等性能，采用通用材料以及传统热处理工艺加工零件存在较大的局限性，往往难以同时兼顾上述性能。本发明通过对材料成分的调整，充分发挥合金元素的作用，使材料满足了铸造、锻造、冷加工、焊接等多种制造工艺，大大拓宽了零件的成型范围；由于材料具有良好的热处理淬透性，通过预处理和最终热处理，使零件整个截面获得均匀一致的力学性能，有效的提高了承载能力，可承受较大的冲击载荷，且具有优良的耐磨性，实现了零件整体高强度、高硬度和高韧性的综合机械性能。

Description

一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺
技术领域
本发明涉及金属热处理技术领域，具体地说是一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺。
背景技术
在工程机械、矿山机械等领域中，用于承受冲击载荷的零件，要求具有高强耐磨、高韧，同时兼具可焊性。实际上钢铁材料这两方面的性能是相互矛盾的，提高钢铁材料的强度必然降低其韧度，而提高其韧度则导致强度下降。目前，对于工程和矿山机械中这类承受冲击载荷的零件，形状简单的板材下料件通常采用耐磨板切割成型，但是耐磨板只能保证其耐磨性，而冲击韧性却难以保障；而形状相对较复杂的零件，大多采用锻造或铸造的方法加工，但是使用通用的国标材料和传统热处理工艺进行加工则存在较大的局限性，使零件难以同时兼顾可焊性以及高强、高韧、抗冲击的性能。
以旋挖钻钻杆加压台为例：
传统的加工方式大多采用板材加工成型或铸造成型后进行热处理，如采用NM400耐磨板材下料、压力成型、切削加工，并对加压面表面局部淬火处理，硬度HRC39～43，淬火区域加压面30mm范围；材料NM400具有较高的硬度，用于加工加压台其切削加工性较差；受热处理工艺限制，高硬度区域只有30mm，超过该区域硬度降低，零件迅速失效，且材料NM400淬透性较差，心部硬度低，耐磨层仅局限于表层，使用寿命较低；同时，由于材料NM400的冲击性能低，该材料加工的零件在受到冲击载荷的情况下容易出现掉块或卷边的现象。此外，也可采用如国外宝峨公司25CrMo4材料铸造成型，调质处理，硬度HB210～250，抗拉强度810～850MPa，屈服强度700～740MPa，-20℃冲击190J，由于硬度和强度低，导致加压台耐磨性差、承载能力差，而且铸造工艺变形大，易产生铸造缺陷，只限于批量生产，不适合定制生产或中小批生产。
上述加工方式均存在一定的局限，由于旋挖钻钻杆加压台、加强环等位于机锁杆每节钻杆上，用以承受钻机的加压力、扭矩等，因此零件的硬度和承载能力直接影响其使用寿命；在实际工作过程中，钻杆受到压力和冲击的双重作用，零件掉块、开裂、卷边、不耐磨等现象时有发生，成为钻杆事故的主要故障点，该问题也成为了国内各旋挖钻主机等工程机械供应商亟待解决的技术难题。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种可焊高强高韧耐磨材料及其热处理工艺，对材料成分进行了调整，使其具有良好的可焊性，且易于加工，并通过热处理工艺实现整个零件的高强度、高硬度和高韧性。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种可焊高强高韧耐磨材料，原料按质量百分比计包括有如下成分：
原料按质量百分比计包括有如下成分：
C：0.12～0.22%； Si：0.20～0.6%； Mn：0.8～1.6%；P：≤0.025%；S：≤0.010%；Cr：0.25～0.9%；Mo：0.15～0.5%；Ni：0～0.7%；
余量为Fe、以及不可避免的其他微量杂质。
上述可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，包括以下步骤：
一、加工工件坯料；
二、预处理：
（1）、将工件坯料升温至预热温度，进行保温，使工件坯料内外温度均匀一致；
（2）、将工件坯料继续升温至奥氏体化温度，进行保温，使工件完全奥氏体化并达到均匀化的目的；
（3）、工件坯料炉冷降温至淬火温度，进行保温；
（4）、对工件坯料进行液冷淬火处理；
（5）、对工件坯料进行分段高温回火；
三、对经过预处理的工件坯料进行加工处理，形成零件；
四、最终热处理：
（1）、淬火：将零件升温至淬火温度，并进行保温；水冷淬火得到板条状马氏体；
（2）、对零件低温回火，空气中自然冷却；
五、最后对零件进行抛丸处理。
进一步，所述的预处理步骤（1）中，工件坯料升温至预热温度550～650℃，保温时间t1=30+1.2×H
式中 t1--保温时间（单位：min），H--工件坯料有效厚度（单位：mm）。
进一步，所述的预处理步骤（2）中，工件坯料继续升温至930～980℃，保温时间t2=（0.6～0.8）×60×H/100
式中 t2--保温时间（单位：min），H--工件坯料有效厚度（单位：mm）。
进一步，所述的预处理步骤（3）中，淬火温度850～920℃，保温时长t3=（1～1.2）×H
式中 t3--保温时间（单位：min），H--工件坯料有效厚度（单位：mm）。
进一步，所述的预处理步骤（4）中，淬火液温度20～45℃。
进一步，所述的预处理步骤（4）中，淬火液浓度PAG值为10～15%。
进一步，所述的预处理步骤（5）分段高温回火过程为：
首先将工件坯料升温至710～760℃，进行保温，保温时间t4=30+（0.8～1.2）×H；然后将工件坯料炉冷降温至630～680℃，进行保温，保温时间t5=（0.8～1.2）×H；工件坯料置于空气中冷却至室温15～35℃；
式中 t4、t5--保温时间（单位：min），H--工件的有效厚度（单位：mm）。
进一步，所述的最终热处理步骤（1）淬火过程，零件升温至850～920℃，并进行保温，保温时长t6=30+（0.8～1.2）×H；水冷淬火，水温18～35℃；
式中 t6--保温时间（单位：min），H--工件的有效厚度（单位：mm）。
进一步，所述的最终热处理步骤（2）低温回火，将零件升温至回火温度150～240℃，并进行保温，保温时间t7=60+1.2×H
式中 t7--保温时间（单位：min），H--工件的有效厚度（单位：mm）。
本发明的有益效果是：
本发明对材料成分进行了调整，通过合金元素的有效配比，充分发挥了合金元素的作用，保证了材料具有优良的焊接性及淬透性等，在处理过程中首先对初加工的工件坯料进行预处理（即初次热处理），使其内部组织晶粒细化，为材料的最终热处理做组织准备，同时使工件具有优良的冷加工性，可满足切削、弯曲等多种成型方式。最后根据已成型的零件特点，对零件进行最终热处理（二次热处理），以提高零件的承载能力和耐磨性，并使其能够承受较大的冲击载荷，实现整个零件的高强度、高硬度和高韧性等综合机械性能；本发明克服了传统加工方式、热处理工艺以及通用材料的局限性，解决了现有产品使用寿命低、难以兼顾可焊性及高抗冲击的难题。
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
附图说明
图1为本发明预处理工艺流程图；
图2为本发明最终热处理工艺流程图；
图3为本发明实施例1零件结构示意图；
图4为本发明实施例2零件立体示意图（俯视）；
图5为本发明实施例2零件立体示意图（仰视）。
具体实施方式
本发明可焊高强高韧耐磨材料，进行了材料成分的调整，并通过热处理工艺实现材料可焊、易加工、以及高强度、高硬度及高韧性。以下通过具体实例详细说明本技术方案的实际应用。
实施例1
本实施例以旋挖钻钻杆内键板的加工为例；
一、零件说明：
旋挖钻产品是在工矿、岩石、海洋等特别环境中使用的，受不同地质条件的影响，旋挖钻工况复杂恶劣，在工作过程中，钻杆各个零部件均要承受不同程度的冲击载荷。内键板结构形状如图3所示，属于板类零件，厚度一般在12～30mm之间；该零件焊接在旋挖钻钻杆上，用来传递压力和扭矩；各部位作用及性能要求如图3：
内键板两侧为传扭面，驱动钻杆做旋转运动，同时需要承受滑动摩擦载荷，因此两传扭面需耐磨、强度高；内键板两侧与外弧面邻接的边缘处设有焊接坡口并与钻杆焊接，且不能有焊接缺陷，否则易产生内键脱落事故，即内键材料必须具备可焊性；旋挖钻工作时，内键板端面为加压面将压力传递给钻具，因此端面需耐磨承压。
二、根据零件的结构特点，确定材料成分配比及工艺如下：
（一）原料按质量百分比计包括如下成分：
C：0.12～0.18%； Si：0.24～0.42%； Mn：0.8～1.1%；P：≤0.020%；S：≤0.005%；Cr：0.4～0.6%；Mo：0.15～0.2%；余量为Fe以及不可避免的其他微量元素。
分析该零件为板类零件，制作工艺采用板材下料——预处理——压型——机加工——最终热处理。
由于零件承受冲击载荷，要求高强高韧且耐磨，同时又兼具可焊性，所以，材料必须具有良好的工艺性能，包括焊接性能、切削性能、热处理的组织均匀稳定性和淬透性等；本发明的钢材可采用常规方法制造，并通过常规工艺调整各元素的含量。
材料的组分原料说明如下：
1、含碳（C）量：0.12～0.18%
钢中含碳量增加，则屈服点和抗拉强度升高，耐磨性增强，但韧性和冲击性降低，因此含碳量选择0.12～0.18%，以确保钢材的焊接性、韧性和冲击性。
2、含锰（Mn）量：0.8～1.1%
锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，对于碳素钢而言，当锰含量不低于0.8%时，较一般钢量的钢，不但有足够的韧性、强度和硬度，增加材料的耐磨性，同时可提高材料的淬透性；可根据工件厚度的增加，适度提高锰含量，但不能超过1.6%，以保证材料的焊接性能，本零件板厚在12～30mm之间，故选择0.8～1.1%。
3、含硅（Si）量：0.24～0.42%
作为炼钢的还原剂和脱氧剂，含量小于1.0%时，可充分发挥硅在炼钢过程中的作用，提高钢的屈服点和抗拉强度，对塑性和韧性无明显影响，但硅含量过高（超过0.6%）材料的焊接性能也会降低；本材料硅含量的选择范围为0.24～0.42%。
4、含铬（Cr）量：0.4～0.6%
铬能提高材料的淬透性，同时是强化材料的重要元素，可提高材料的强度、硬度以及耐磨性，但影响材料的塑性和韧性，在含量≤0.9%的范围内，对材料的可焊性无不良影响。本零件厚度12～30mm，热处理容易淬透，因此，选材时可忽略铬对材料淬透性的影响，故选0.4～0.6%。
5、含钼（Mo）量：0.15～0.2%
钼是一种固溶合金化元素，钼的加入提高了钢的再结晶温度，降低了在一定温度下晶粒长大的速度，能使材料的晶粒细化，提高材料的淬透性，同时还可抑制材料的第二类回火脆性，钼含量超过0.15%，材料不会发生回火脆。
6、含磷（P）量：≤0.020%、含硫（S）量：≤0.010%
磷、硫通常情况下是材料中的有害元素，磷可增加材料的冷脆性，导致韧性和可塑性下降；硫使材料产生热脆性，降低钢材的延展性和韧性，并且二者均对材料的焊接不利，故需严格控制二者的含量。
7、含镍（Ni）量：0
镍能提高钢的强度、而又保持良好的塑性和韧性，能提高钢的淬透性；但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量减少镍的含量。本实施例中，板厚较薄，热处理容易淬透，强度塑性韧性等综合机械性能可通过其他的合金元素来满足，因此本示例成分不含镍元素。
（二）旋挖钻钻杆内键板热处理工艺，包括以下步骤：
Ⅰ）、使用上述材料钢板下料加工形成工件坯料。
Ⅱ）、预处理：对坯料进行材料组织的细化处理，为材料的最终热处理做组织准备（下文中t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7为保温时间，单位：min；H为工件坯料有效厚度，单位：mm）。
（1）、首先，将工件坯料升温至预热温度550～570℃，由公式t1=30+1.2×H计算保温时间并进行保温，使工件坯料内外温度均匀一致。
（2）、将工件坯料继续升温至940～960℃，保温时间t2按下式计算并对工件坯料进行保温，使其完全奥氏体化并达到均匀化的目的；t2=0.8×60×H/100 。
（3）、工件坯料炉冷降温至850～900℃并进行保温，保温时间t3=（1～1.2）×H 。
（4）、对工件坯料液冷淬火，淬火液温度为20～45℃，淬火液浓度PAG值为10～12%，终冷液温20～45℃，以达到细化晶粒的目的。此步骤中淬火液浓度根据零件尺寸及/或形状选择，即小尺寸、形状复杂的零件选用较高的浓度，大尺寸或简单形状选用较低浓度的淬火液。
（5）、对工件坯料进行分段高温回火，其过程为：
首先，将工件坯料升温至710～730℃，并进行保温，保温时间t4=30+1.2×H，以保证部分渗碳体的局部溶解；然后炉冷降温至630～650℃，进行保温，保温时间t5=(1～1.2)×H；将工件置于空气中冷却至室温15～35℃，通过球化退火性质的分段高温回火，得到球状的回火索氏体组织，为最终热处理提供超细（大于晶粒度10级）的原始组织。
Ⅲ）、对经过预处理的工件坯料进行压制、机加工处理，形成零件。
Ⅳ）、最终热处理：
（1）淬火：由于材料淬透性较好，淬火采用水冷就能满足材料金相组织的要求，同时节省了资源和减少污染。将加工好的零件升温至850～900℃，进行保温，保温时间t6=30+（0.8～1.0）×H，保证在加热过程中奥氏体晶粒不粗大，获得理想的机械性能；将零件置于18～35℃水中水冷降温，终冷水温18～35℃，淬火得到板条状马氏体，韧性好、强度及硬度高，是理想的组织；
淬火状态下的板条状马氏体，由于高的位错密度，碳和合金元素的固溶强化和形成的板条束界（以及板条晶界）会引起钢的强化；板条马氏体中，主要是位错亚结构，可动位错能缓和局部地区应力集中，减少裂纹形核倾向以及削弱裂纹源端应力峰值，这些作用均使板条马氏体撕裂抗力增大，并使塑性、韧性提高。
（2）低温回火：淬火状态下的板条马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，存在于体心立方扁八面体中的碳原子将使晶体点阵产生严重畸变，马氏体处于不稳定状态。而本发明材料含碳量较低，Ms点较高，在淬火过程中产生自回火，使ε碳化物弥散沉淀，韧性提高；为了使ε碳化物均匀沉淀，并与基体共格，同时消除在淬火时形成马氏体并产生大量的位错应力，须使回火温度≥150℃，但必须避开材料的第一类回火脆性温度区间。再次将零件升温至150～180℃，并进行保温，保温时长t7=60+1.2×H，采用空气中自然冷却方式进行回火，减少回火冷却产生的热应力。
Ⅴ）、最后对零件进行抛丸处理。
三、检测结果：
采用本发明材料及热处理工艺制作的零件机械性能检测结果：
1、拉伸试验
2、冲击试验
3、硬度试验
硬度HRC42-46、厚度为30mm的试块全部淬透。
实施例2
本实施例详述可焊高强高韧耐磨材料及其处理工艺在旋挖钻钻杆加强环中的应用，该零件焊接在旋挖钻每节钻杆底端，用来传递压力和扭矩。
一、零件说明：
（一）结构形状：见图4、图5，该加强环属于环类零件，环体高度一般在60～100mm之间，壁厚在40～55mm之间；
（二）性能要求：
环体内外分别加工有键位，环体与键位的上端为焊接坡口，要求钻杆各部件与加强环焊接牢固，不能有焊接缺陷，从图4中可以看出，加强环的焊接部位较多，因此要求材料必须具备优良的可焊性；各键位的侧垂直面为传扭面，驱动钻杆做旋转运动，同时还要承受滑动摩擦载荷，该面要求耐磨，强度高；环体与键位的下端面平齐为加压面，旋挖钻在工作时，主要承受压力和摩擦力；由此可见传扭面与加压面为加强环的主要工作面，受地质条件的影响，该工作面还要承受相当大的冲击载荷，因此这也是开裂、掉块、卷边等事故发生的主要部位。
二、根据以上分析，该类零件的材料成分配比及工艺如下：
（一）原料按质量百分比计包括有如下成分：
C：0.18～0.20%； Si：0.20～0.4%； Mn：1.3～1.6%；P：≤0.020%；S：≤0.005%；Cr：0.25～0.4%；Mo：0.2～0.3%；Ni：0.3～0.5%；余量为Fe以及不可避免的其他微量元素。
材料的组分原料说明如下：
1、含碳（C）量：0.18～0.20%
钢中含碳量增加，升高屈服点和抗拉强度，耐磨性增强，但不得超过0.22%，以确保钢材的焊接性、韧性和冲击性。
2、含锰（Mn）量：1.3～1.6%
锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性。对于碳素钢而言，当锰含量不低于0.8%时，较一般钢量的钢，不但有足够的韧性、强度和硬度，还可增加材料的耐磨性。锰强烈降低钢的Ar1和马氏体转变温度，以及钢中相变的速度，因此，锰元素的加入，可提高材料的淬透性。但锰含量不能超过1.6%，以保证材料的焊接性能。加强环属于尺寸较厚的零件，根据其使用特点，整个截面要获得均匀一致的力学性能，材料必须具备良好的淬透性，因此，可根据工件厚度的增加，在不影响焊接性的前提下，适度提高锰的含量。
3、含硅（Si）量：0.20～0.4%
炼钢的还原剂和脱氧剂，含量小于1.0%时，可提高钢的屈服点和抗拉强度，对塑性和韧性无明显影响，但硅含量不宜过高，否则影响材料的焊接性能，本材料硅含量的选择范围为0.20～0.4%。
4、含铬（Cr）量：0.25～0.4%
提高材料的淬透性、强度、硬度以及耐磨性，其含量≤0.9%则不会对材料的可焊性造成影响。
5、含钼（Mo）量：0.2～0.3%
钼的加入可提高钢的再结晶温度，降低了在一定温度下晶粒长大的速度，细化晶粒，提高材料的淬透性，钼含量超过0.15%，材料不会发生第二类回火脆。为了使加强环整个截面都获得均匀一致的力学效能，因此要适度提高钼的含量，增加其淬透性。
6、含磷（P）量：≤0.020%、含硫（S）量：≤0.005%
磷可增加材料的冷脆性，硫使材料产生热脆性，二者均对材料的焊接不利，应严格控制二者的含量。
7、含镍（Ni）量：0.3～0.5%
镍既能提高钢的强度、又能够保持良好的塑性和韧性，并可提高钢的淬透性和淬硬性，当Ni与Cr、Mo结合的时候，淬透性尤可增高。本实施例中，为了增加材料的淬透性，提高钢的强度，而又能够使塑性和韧性保持一定水平，所以适当增加了镍的含量，以满足加强环的使用要求。
（二）上述零件的热处理工艺，包括以下步骤：
Ⅰ）、使用上述材料毛坯锻造形成工件坯料。
Ⅱ）、预处理：对工件坯料进行材料组织的细化处理：
（1）将工件坯料升温至620～650℃，进行保温，保温时间t1按下列公式计算：t1=30+1.2×H，使工件内外温度均匀一致。
（2）将工件坯料继续升温至960～980℃，按公式t2=0.8×60×H/100计算保温时间进行保温，使工件完全奥氏体化并均匀化。
（3）工件坯料炉冷降温至900～920℃，进行保温，保温时间按公式t3=（1～1.2）×H计算。
（4）工件坯料置于淬火液中冷却降温，始终保持液温20～45℃，细化晶粒。根据本实施例中工件尺寸、形状等特点，液冷淬火液浓度PAG值为12～13% 。
（5）分段高温回火，将工件坯料再次升温至720～740℃，保温，保温时间t4=30+1.2×H，保证部分渗碳体的局部溶解；
对工件坯料炉冷降温至640～660℃，保温，保温时间t5=（1～1.2）×H；然后将工件坯料置于空气中冷却至室温15～35℃，通过分段高温回火，得到球状的回火索氏体组织，为最终热处理提供超细（大于晶粒度10级）的原始组织。
Ⅲ）、对预处理的毛坯进行机加工处理，形成零件。
Ⅳ）、最终热处理：
（1）淬火：将加工好的零件升温至900～920℃，通过公式t6=30+（1～1.2）×H计算保温时长进行保温，保证在加热过程中奥氏体晶粒不粗大；采用水冷为零件冷却，水温始终保持在18～35℃，得到板条状马氏体。
（2）低温回火：将零件再次升温至200～220℃，并进行保温，保温时长t7=60+1.2×H，采用空气自然冷却方式进行回火，减少回火冷却产生的热应力。
Ⅴ）、最后对零件进行抛丸处理。
三、检测结果：
采用本发明材料及热处理工艺制作的零件机械性能检测结果：
1、机械性能
拉伸试验
冲击试验
2、硬度试验
实施例3
本实施例中以分链器为例。分链器用于煤矿刮板机上，属于焊接件。刮板机在工作时，分链器主要承受摩擦、冲击、挤压等载荷。该类零件材料成分配比及工艺如下：
（一）原料按质量百分比计包括有如下成分：
C：0.19～0.22%；Si：0.20～0.30%；Mn：1.0～1.2%；P：≤0.025%；S：≤0.010%；Cr：0.3～0.5%；Mo：0.15～0.25%；余量为Fe和不可避免的其他元素。
（二）上述的钢材成型及热处理步骤如下：
Ⅰ）、使用上述钢材加工工件坯料。
Ⅱ）、工件坯料预处理：
（1）将工件坯料升温至570～600℃，并进行保温，保温时间通过公式t1=30+1.2×H计算。
（2）工件坯料继续升温至930～950℃，保温，保温时间t2=0.6×60×H/100，使工件完全奥氏体化并均匀化。
（3）将工件坯料炉冷降温至淬火温度860～880℃，保温，保温时间t3=(1～1.2) ×H 。
（4）淬火：PAG液冷淬火，降温至液温20～45℃；淬火液浓度PAG值值为10～13% 。
（5）将工件坯料再次升温至730～750℃，进行保温，保温时长t4=30+1.0×H；然后对工件坯料炉冷降温至660～680℃并保温，保温时间t5=0.8×H；工件坯料置于空气中冷却至室温15～35℃。
Ⅲ）、对预处理的工件坯料进行加工形成零件。
Ⅳ）、最终热处理：
（1）淬火：将零件升温至860～880℃，按t6=30+（1～1.2）×H时长进行保温，然后将零件水冷淬火，水温18～35℃，得到板条状马氏体；
（2）再次将零件升温至180～200℃，并进行保温，保温时长t7=60+1.2×H ；零件置于空气中冷却至室温15～35℃，得到回火板条马氏体。
Ⅴ）、最后对零件进行抛丸处理。
（三）检测结果
1、拉伸试验
2、冲击试验
3、硬度试验
硬度HRC42-46。
实施例4
本实施例以加工扒砟板零件为例，扒砟板用于铁路道碴清筛机挖掘链上，主要承受冲击、挤压、摩擦、拉力作用。由于工作条件恶劣，失效形式主要为冲击脆断、磨损、变形等；因此，该类零件的材料成分配比及工艺如下：
（一）原料按质量百分比计包括有如下成分：
C：0.20～0.22%； Si：0.30～0.6%； Mn：1.2～1.4%；P：≤0.025%；S：≤0.010%；Cr：0.4～0.9%；Mo：0.2～0.5%；Ni：0.4～0.7%；余量为Fe、以及不可避免的其他元素（杂质）。
（二）对上述的钢材进行成型及热处理，包括以下步骤：
Ⅰ）、使用上述材料采取铸造工艺加工工件坯料。
Ⅱ）、预处理，为材料的最终热处理做组织准备：
（1）将工件坯料升温至600～620℃，并进行保温，保温时间由公式t1=30+1.2×H计算。
（2）将工件坯料继续升温至950～980℃并保温，保温时间t2=0.6×60×H/100 ，使工件完全奥氏体化并达到均匀化的目的。
（3）工件坯料炉冷降温至淬火温度890～910℃，保温，保温时长t3=（1～1.2）×H 。
（4）工件坯料淬火：温度20～45℃的PAG液冷淬火， PAG值浓度为12～15%，终冷液温20～45℃，细化晶粒。
（5）高温回火：工件坯料再次升温至740～760℃，并进行保温，保温时长t4=30+0.8×H；然后炉冷降温至650～670℃，保温，保温时间t5=0.8×H；将工件坯料置于空气中冷却至室温15～35℃，得到球状的回火索氏体组织。
Ⅲ）、对预处理的工件坯料进行加工处理，形成零件。
Ⅳ）、最终热处理：
（1）将零件升温至890～910℃并保温，保温时长t6=30+（0.8～1）×H，水冷淬火，保持水温18～35℃，得到板条状马氏体。
（2）低温回火：零件再次升温至220～240℃，并进行保温，保温时长t7=60+1.2×H；将零件置于空气中冷却至室温15～35℃，得到回火板条马氏体。
Ⅴ）、最后对零件进行抛丸处理。
（三）检测结果
1、拉伸试验
2、冲击试验
3、硬度试验
硬度HRC43-46。
本发明通过对材料成分进行调整，大大拓宽了零件的成型范围，可满足铸造、锻造、冷加工、焊接等多种制造工艺。由于良好的热处理淬透性，对其进行两次热处理后，零件的整个截面可获得均匀一致的力学性能，使零件的承载能力得到提高，具有优良的耐磨性，且能够承受较大的冲击载荷，实现整个零件的高强度、高硬度和高韧性等综合机械性能。
最后应当说明的是：以上实施例用于说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员对实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质，均应涵盖在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种可焊高强高韧耐磨材料，其特征在于：
原料按质量百分比计包括有如下成分：
C：0.12～0.22%； Si：0.20～0.6%； Mn：0.8～1.6%；P：≤0.025%；S：≤0.010%；Cr：0.25～0.9%；Mo：0.15～0.5%；Ni：0～0.7%；
余量为Fe和不可避免的其他杂质；
所述可焊高强高韧耐磨材料的成型及热处理工艺，包括以下步骤：
一、加工工件坯料；
二、预处理：
（1）、将工件坯料升温至预热温度550～650℃，进行保温，使工件坯料内外温度均匀一致；保温时间t1=30+1.2×H，
式中 t1--保温时间（单位：min），H--工件坯料有效厚度（单位：mm）；
（2）、将工件坯料继续升温至奥氏体化温度930～980℃，进行保温，使工件完全奥氏体化并达到均匀化的目的；保温时间t2=（0.6～0.8）×60×H/100，
式中 t2--保温时间（单位：min），H--工件坯料有效厚度（单位：mm）；
（3）、工件坯料炉冷降温至淬火温度850～920℃，进行保温；保温时长t3=（1～1.2）×H，
式中 t3--保温时间（单位：min），H--工件坯料有效厚度（单位：mm）；
（4）、对工件坯料进行液冷淬火处理；
（5）、对工件坯料进行分段高温回火，分段高温回火过程为：
首先将工件坯料升温至710～760℃，进行保温，保温时间t4=30+（0.8～1.2）×H；然后将工件坯料炉冷降温至630～680℃，进行保温，保温时间t5=（0.8～1.2）×H；工件坯料置于空气中冷却；
式中 t4、t5--保温时间（单位：min），H--工件的有效厚度（单位：mm）；
三、对经过预处理的工件坯料进行加工处理，形成零件；
四、最终热处理：
（1）、淬火：将零件升温至淬火温度850～920℃，并进行保温，保温时长t6=30+（0.8～1.2）×H；水冷淬火得到板条状马氏体；
式中 t6--保温时间（单位：min），H--工件的有效厚度（单位：mm）；
（2）、对零件低温回火，将零件升温至回火温度150～240℃，进行保温，保温时间t7=60+1.2×H；在空气中自然冷却；
式中 t7--保温时间（单位：min），H--工件的有效厚度（单位：mm）；
五、最后对零件进行抛丸处理。
2.一种加工权利要求1所述可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，其特征在于：
对权利要求1所述的可焊高强高韧耐磨材料进行成型及热处理，包括以下步骤：
一、加工工件坯料；
二、预处理：
（1）、将工件坯料升温至预热温度550～650℃，进行保温，使工件坯料内外温度均匀一致；保温时间t1=30+1.2×H，
式中 t1--保温时间（单位：min），H--工件坯料有效厚度（单位：mm）；
（2）、将工件坯料继续升温至奥氏体化温度930～980℃，进行保温，使工件完全奥氏体化并达到均匀化的目的；保温时间t2=（0.6～0.8）×60×H/100，
式中 t2--保温时间（单位：min），H--工件坯料有效厚度（单位：mm）；
（3）、工件坯料炉冷降温至淬火温度850～920℃，进行保温；保温时长t3=（1～1.2）×H，
式中 t3--保温时间（单位：min），H--工件坯料有效厚度（单位：mm）；
（4）、对工件坯料进行液冷淬火处理；
（5）、对工件坯料进行分段高温回火，分段高温回火过程为：
首先将工件坯料升温至710～760℃，进行保温，保温时间t4=30+（0.8～1.2）×H；然后将工件坯料炉冷降温至630～680℃，进行保温，保温时间t5=（0.8～1.2）×H；工件坯料置于空气中冷却；
式中 t4、t5--保温时间（单位：min），H--工件的有效厚度（单位：mm）；
三、对经过预处理的工件坯料进行加工处理，形成零件；
四、最终热处理：
（1）、淬火：将零件升温至淬火温度850～920℃，并进行保温，保温时长t6=30+（0.8～1.2）×H；水冷淬火得到板条状马氏体；
式中 t6--保温时间（单位：min），H--工件的有效厚度（单位：mm）；
（2）、对零件低温回火，将零件升温至回火温度150～240℃，进行保温，保温时间t7=60+1.2×H；在空气中自然冷却；
式中 t7--保温时间（单位：min），H--工件的有效厚度（单位：mm）；
五、最后对零件进行抛丸处理。
3.根据权利要求2所述的一种可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，其特征在于：所述的预处理步骤（4）中，淬火液温度20～45℃。
4.根据权利要求3所述的一种可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，其特征在于：所述的预处理步骤（4）中，淬火液浓度PAG值为10～15%。
5.根据权利要求2所述的一种可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，其特征在于：所述的预处理步骤（5）中，工件坯料置于空气中冷却至15～35℃。
6.根据权利要求2所述的一种可焊高强高韧耐磨材料的热处理工艺，其特征在于：所述的最终热处理步骤（1）中，水冷淬火水温18～35℃。
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