CN118291886A - 一种煤矿机械用三相不锈钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿机械用三相不锈钢,其化学成分按质量百分比为:C 0.015~0.25%、Si 0.2~0.5%、Mn≤2.0%、P≤0.045%、S 0.25~0.35%、Cr 16.00~19.00%、Ni≤0.50%、N0.08~0.10%,余量为Fe及不可避免的杂质。本发明的煤矿机械用三相不锈钢通过合金成分设计,其组织为“奥氏体+马氏体+铁素体”的三相结构,具有较高的耐磨性和耐煤机介质腐蚀的优良性能,以其同时具备强度高、耐磨性和耐蚀性好、切屑加工性能优良的优势特点,可以替代现有煤矿机械用钢,解决了现有技术煤矿机械用钢耐磨性低、耐蚀性低、切屑加工性能差等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢技术领域,尤其涉及一种煤矿机械用三相不锈钢。
背景技术
煤矿井下环境中往往存在大量的腐蚀介质,如CO2、SO2、H2S以及Cl-等,因此煤矿机械设备和零部件用钢对强度、耐磨性、耐腐蚀性等均提出了较高的要求。然而,现有煤矿机械用钢普遍存在切屑加工性能差的问题,尤其是不能同时满足针对强度、耐磨性、耐腐蚀性的高要求。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述技术问题,提供了一种煤矿机械用三相不锈钢,所述煤矿机械用三相不锈钢的化学成分按质量百分比为:C 0.015~0.25%、Si 0.2~0.5%、Mn≤2.0%、P≤0.045%、S 0.25~0.35%、Cr 16.00~19.00%、Ni≤0.50%、N 0.08~0.10%,余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地,所述煤矿机械用三相不锈钢的化学成分按质量百分比为:C 0.19%、Si0.35%、Mn 1.3%、P 0.03%、S 0.26%、Cr 17.34%、Ni 0.31%、N 0.091%,余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地,所述煤矿机械用三相不锈钢的化学成分按质量百分比为:C 0.25%、Si0.5%、Mn 1.5%、P 0.03%、S 0.34%、Cr 18.5%、Ni 0.46%、N 0.09%,余量为Fe及不可避免的杂质。
进一步地,所述煤矿机械用三相不锈钢的组织为“奥氏体+马氏体+铁素体”的三相结构。
本发明的煤矿机械用三相不锈钢具有如下优点和有益效果:
本发明的煤矿机械用三相不锈钢通过合金成分设计,其组织为“奥氏体+马氏体+铁素体”的三相结构,经实际应用检测,该三相不锈钢具有较高的耐磨性和耐煤机介质腐蚀的优良性能,适用于煤矿机械使用环境,以其同时具备强度高、耐磨性和耐蚀性好、切屑加工性能优良的优势特点,可以替代现有煤矿机械用钢,解决了现有技术煤矿机械用钢耐磨性低、耐蚀性低、切屑加工性能差等技术问题,满足煤矿机械的使用要求,有助于推动煤矿机械行业的发展。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附
图中:
图1为本发明实施例1的煤矿机械用三相不锈钢的舍弗勒组织图;
图2为本发明实施例2的煤矿机械用三相不锈钢的舍弗勒组织图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的煤矿机械用三相不锈钢的化学成分按质量百分比为:C0.015~0.25%、Si0.2~0.5%、Mn≤2.0%、P≤0.045%、S0.25~0.35%、Cr16.00~19.00%、Ni≤0.50%、N0.08~0.10%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明采用上述化学成分配比的原理及作用效果详细说明如下(各元素的含量“%”代表质量百分比):
C是钢材中关键元素之一,用于提高材料的硬度和强度。C作为间隙固溶元素,与铁形成固溶体时,会显著增加材料的硬度,随着碳含量的增加,材料的硬度增加。在本发明的煤矿机械用三相不锈钢中,将碳含量控制在0.015~0.25%,一方面可以通过适当热处理来调整材料硬度和强度,满足使用性能要求,另一方面,还有利于改善材料的加工性能和焊接性能。
Si可以提高钢的强度和硬度,使其具有更好的耐磨性。Si还可以与氧化物形成氧化硅,提高钢的耐腐蚀性。此外,Si也是冶炼过程中重要的脱氧元素,钢水中保持一定的Si含量,有利于提高钢质纯净度。但大量的Si会使钢变脆,降低材料的热塑性,使其无法进行锻轧生产,因此在本发明的煤矿机械用三相不锈钢中,Si含量控制在0.2~0.5%。
Mn与铁具有良好的晶格匹配性,可以有效地增加钢的晶粒尺寸和晶界数量,从而提高钢的硬度。但是过量的锰会降低钢韧性,提高加工难度,使其很难进行切削、折弯、拉伸等工艺。因此在本发明的煤矿机械用三相不锈钢中,Mn含量控制在2.0%以内。
P是不锈钢中的有害元素,应控制在0.045%以下。
S在不锈钢中与锰和铁形成硫化锰夹杂,这类夹杂物能中断基体金属的连续性,在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径,从而易于排除。但是过高的S会导致热脆性,对钢的热加工造成困难。因此在本发明的煤矿机械用三相不锈钢中,S含量控制在0.25~0.35%。
Cr是不锈钢的主要合金元素,不仅可以提高耐腐蚀性能,在与其他合金元素的配合使用时,还可以提高钢的强度和硬度。但是过多的Cr会使钢变得硬而脆。因此在本发明的煤矿机械用三相不锈钢中,Cr含量控制在16.00~19.00%。
Ni为不锈钢的主要元素,可与Fe形成连续固溶体,提高钢的淬硬性。但提高Ni含量会大幅度提高材料的制造成本,制约材料的使用。因此在本发明的煤矿机械用三相不锈钢中,Ni含量控制在0.50%以下。
N是强奥氏体形成元素,随着氮含量的增加,可使钢材的强度显著提高,但是塑性特别是韧性也显著降低。因此在本发明的煤矿机械用三相不锈钢中,N含量控制在0.08~0.10%。
以下结合具体实施例1、2详细说明本发明的煤矿机械用三相不锈钢。下表1示出了本发明实施例1~2的煤矿机械用三相不锈钢的实际成分含量:
表1煤矿机械用三相不锈钢中各元素含量数据表(单位:质量百分比%)
标准范围 | 实施例1 | 实施例2 | |
C | 0.015~0.25 | 0.19 | 0.25 |
Si | 0.2~0.5 | 0.35 | 0.5 |
Mn | ≤2.0 | 1.3 | 1.5 |
P | ≤0.045 | 0.03 | 0.03 |
S | 0.25~0.35 | 0.26 | 0.34 |
Cr | 16.00~19.00 | 17.34 | 18.5 |
Ni | ≤0.50 | 0.31 | 0.46 |
N | 0.08~0.10 | 0.091 | 0.09 |
Fe+杂质 | 余量 | 余量 | 余量 |
实施例1
本发明实施例1的煤矿机械用三相不锈钢的实际成分参见上表1,其组织结构示意图参见图1,可以看到,根据合金成分设计理论,本发明实施例1的煤矿机械用三相不锈钢的组织为“奥氏体+马氏体+铁素体”的三相结构。
实施例2
本发明实施例2的煤矿机械用三相不锈钢的实际成分参见上表1,其组织结构示意图参见图2,可以看到,根据合金成分设计理论,本发明实施例2的煤矿机械用三相不锈钢的组织为“奥氏体+马氏体+铁素体”的三相结构。
综上所述,本发明的煤矿机械用三相不锈钢通过合金成分设计,其组织为“奥氏体+马氏体+铁素体”的三相结构,经实际应用检测,该三相不锈钢具有较高的耐磨性和耐煤机介质腐蚀的优良性能,适用于煤矿机械使用环境,以其同时具备强度高、耐磨性和耐蚀性好、切屑加工性能优良的优势特点,可以替代现有煤矿机械用钢,解决了现有技术煤矿机械用钢耐磨性低、耐蚀性低、切屑加工性能差等技术问题,满足煤矿机械的使用要求,有助于推动煤矿机械行业的发展。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种煤矿机械用三相不锈钢,其特征在于,所述煤矿机械用三相不锈钢的化学成分按质量百分比为:C 0.015~0.25%、Si 0.2~0.5%、Mn≤2.0%、P≤0.045%、S 0.25~0.35%、Cr16.00~19.00%、Ni≤0.50%、N 0.08~0.10%,余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的煤矿机械用三相不锈钢,其特征在于,所述煤矿机械用三相不锈钢的化学成分按质量百分比为:C0.19%、Si 0.35%、Mn 1.3%、P0.03%、S 0.26%、Cr17.34%、Ni0.31%、N 0.091%,余量为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的煤矿机械用三相不锈钢,其特征在于,所述煤矿机械用三相不锈钢的化学成分按质量百分比为:C0.25%、Si 0.5%、Mn 1.5%、P0.03%、S 0.34%、Cr18.5%、Ni0.46%、N 0.09%,余量为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的煤矿机械用三相不锈钢,其特征在于,所述煤矿机械用三相不锈钢的组织为“奥氏体+马氏体+铁素体”的三相结构。
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