CN1385549A - 一种中碳多元低合金耐磨铸钢 - Google Patents
一种中碳多元低合金耐磨铸钢 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1385549A CN1385549A CN 02101934 CN02101934A CN1385549A CN 1385549 A CN1385549 A CN 1385549A CN 02101934 CN02101934 CN 02101934 CN 02101934 A CN02101934 A CN 02101934A CN 1385549 A CN1385549 A CN 1385549A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel
- low alloy
- wear
- air
- carbide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crushing And Grinding (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种中碳多元低合金耐磨钢材质化学成份及含量,其中:C0.38－0.45,Si0.90－1.30,Mn1.2－2.0,Cr1.0－1.7,Mo0.3－0.5,V0.1－0.2,B0.001－0.003,Re0.01－0.03,S≤0.04、P≤0.045,其余为Fe。最终金相组织为:回火马氏体+贝氏体+碳化物+少量残余奥氏体。该钢不仅具有较高的硬度,而且具有较好的韧性,合金加入量少,热处理工艺简单易于掌握,制造成本较低,可广泛应用于球磨机衬板、破碎机齿板、护板、锤头等耐磨件。
Description
本发明涉及金属材料领域一种适用于受中等冲击的中碳多元低合金高强度耐磨钢。
目前，火电厂球磨机衬板，包括水泥磨、矿石磨的衬板等所用材料大多是高锰钢和中铬钢，高锰钢主要化学成分(％)为：C0.9-1.4，Mn10-14，其余为Fe，这种钢一般经水韧处理后组织为单一奥氏体，原始硬度HB≤229，αk≥147J/cm2。在受到强烈的冲击作用下，表面发生加工硬化，表层硬度HB≥450，具有较好的耐磨性，故这种高锰钢是用于受冲击载荷较强烈，对韧性要求又很高的工况条件下一种理想的耐磨材料。在球磨机里，特别是火电厂球磨机，衬板只受到中小能量的冲击作用，不存在大能量的冲击力，这时Mn13衬板的加工硬化能力得不到充分发挥而不耐磨(加工硬化不显著)。未经冲击的衬板表面硬度只有HB190-220，经过冲击的表面硬度约为30-35HRC，都远低于磨料(水泥、矿石、煤石)及研磨介质(磨球HRC≥45)的硬度，其表面被磨球和磨料磨成条条深沟或深坑，在短时间内就报废。另外由于高锰钢的基体较软，在长期使用过程中发生塑性变形，使拆换非常困难。最短的使用寿命仅半年左右，当磨球硬度较高时，这种现象更严重。频繁更换和长时间停机，给生产带来诸多不便和很大损失，并造成钢材的极大浪费。
为解决上述问题，国外从60年代研制新的耐磨衬板材料，国内70年代也开始研究。现常用的有高铬铸铁(如GB8263-87中KmTBCr15Mo2)、镍硬铸铁(KmTBCr9Ni5Si2)、高铬钢、超锰钢、中锰钢、高碳多元低合金钢(ZG55CrMnSiMoRe)、中铬钢(ZG70Cr7MoRe等)以及高铬铸铁-低碳钢双金属复合衬板。高铬铸铁、Ni-hard4及高铬钢因含铬量高、贵重金属Cr、Mo、Ni加入量大、成本高、淬透性好，采用奥氏体化保温空冷，再经低温(260-280℃)回火，金相组织为回火马氏体+M7C3碳化物+二次碳化物+残余奥氏体，这组织种HRC≥60，耐磨性好，但韧性低(αk≈4-7J/cm2)，故主要用于直径较小冲击不大的球磨机衬板。随着电厂大型机组的投产，高铬铸铁衬板的可靠性差，不宜采用。
发明专利(公开号CN1137069A，申请号96118610.0)高碳中铬合金耐磨钢C0.5-0.75，Mn0.6-1.5，Si0.4-1.0，Cr4.5-7.5，P、S≤0.04，Mo0.3-0.6，其中合金钢元素Cr较高(4.5-7.5)，C0.65-0.75亦较高。在实际铸造中易产生热裂和冷裂，另外热处理需采用油淬，工艺较复杂，成本仍偏高。
发明专利(公开号CN1132263A)一种中碳多元低合金贝氏体耐磨钢，其添加元素中增加Cu0.3-0.4，铬含量相应下降，金相为马氏体和下贝氏体组织，σb＝1450Mpa，αk＝38J/cm2强度塑性较高，但热处理需油淬+回火，热处理工艺复杂，成本较高，油淬时易产生裂纹，难于控制。
高铬铸铁-低碳钢双金属复合衬板，抗耐磨性与韧性良好，但由于合金含量高，生产工艺复杂仍使成本较高，且高铬铸铁与低碳钢的结合质量难稳定地得到保证。
本发明的目的是提供一种从材质化学成分到热处理工艺即满足耐磨又有较高冲击韧性和强度，铸件初始硬度高，屈服强度高、不易变形断裂的新型中碳多元低合金耐磨钢。本发明所述的这种中碳多元低合金耐磨钢其材质化学成份及含量如下(重量％)
C：0.38-0.45 Si：0.90-1.30
Mn：1.2-2.0 Cr：1.0-1.7
Mo：0.3-0.5 V：0.1-0.2
B：0.001-0.003 Re：0.01-0.03
S：≤0.04 P：≤0.045 其余为铁(1)碳：碳高则碳化物数量多、硬度高、但韧性低，使用时易断裂，碳低则韧性高、硬度低，不利于耐磨，因此碳含量控制在0.38-0.45％；(2)硅：硅能增加钢的回火稳定性，提高强度和淬透性，硅量过高，对冲击韧性不利，故选择硅含量为0.90-1.30％；(3)锰：强烈稳定奥氏体的元素，显著提高钢的淬透性，有使珠光体转变和贝氏体转变分开的作用，增加耐磨性，降低钢的韧脆性转变温度。但锰过高对钢的冲击韧性不利，故锰含量控制在1.2-2.0％；(4)铬：铬可显著提高钢的淬透性、耐磨性，能使钢的珠光体转变和贝氏体转变分开，通过适当的热处理获得贝氏体组织，考虑铬过高对钢的冲击韧性不利，故选择铬含量1.0-1.7％：(5)钼：钼可显著提高钢的淬透性，特别是空淬时淬透性上升，与铬配合使用可抑制低温回火脆性，使钢的珠光体转变和贝氏体转变分开，钼属贵重金属，故选择在0.3-0.5％；(6)硼：硼显著提高淬透性，强烈稳定奥氏体中的合金元素，可代替Ni、Cr、Mo提高淬透性，加入微量的硼就可大幅度提高钢的淬透性，保证在空冷条件下得到贝壳氏体，硼含量选择0.001-0.003％，这是本发明不用油淬采用空淬的主要依据；(7)稀土：强脱氧剂、脱硫剂，改善铸态组织，细化晶粒，改善碳化物的形态和分布，促使碳化物呈孤立状均匀分布，显著减少夹杂物、除气、提高冶金质量，从而显著提高抗冲击疲劳和冲击韧性、硬度，提高耐磨性，但过量则恶化钢水质量，降低韧性，故选择稀土在0.01-0.03％；(8)钒：微量合金元素V、Ti、B、Re复合变质处理能细化晶粒，改善碳化物的形状和分布，进而提高基体的强度和冲击韧性，对消除显微裂纹也有好处。钒的碳化物V4C3硬质点(硬度为HV1200-1800)弥散分布，故V含量控制在0.1-0.2％；(9)硫、磷：含量分别控制在0.04％、0.045％以下。按上述组成值配料，用中频炉或电弧炉熔炼，先加废钢、铬铁及回炉料，加热至1550℃时，再加钼铁，加入锰铁预脱氧，再加硅铁，最后插Al终脱氧，钢包内放钒铁、硼铁、稀土硅变质剂，冲入法进行合金化和变质处理。
将上述经冶炼铸造的铸件，进行空淬+回火热处理，具体方法是将铸件加热至910-930℃后保温2-2.5小时，然后空冷或风冷至室温，再加热至320-360℃保温1.5-2小时，然后空冷或风冷至室温。
本发明所述的中碳多元低合金耐磨充分发挥我国稀土、硼及钒的资源优势，利用Re-B-V复合变质剂作用，提高冲击韧性(αk)和断裂韧性(Kic)值。为保证较大断面衬板能诱发马氏体相变，在钢中加入了提高淬透性的元素：Si、Mn、Cr、Mo，并充分利用廉价的Mn、Si元素进行合金化。加入少量的Cr、Mo、V、B，除进行微合金化，提高耐磨性外，亦有一定的抗腐蚀性。该合金钢成本与ZGMnB相当，耐磨性比GMnB提高2倍。
实施例1
中频炉(500Kg)冶炼本钢种，化学成分(重量百分比)如下：
C Si Mn Cr Mo V B Re S、 P
0.38 1.0 1.6 1.2 0.25 0.12 0.002 0.03 0.03 0.02
冶炼：用中频炉按上述成分配料(考虑烧损)，钢水包中加入Re-B-V复合变质剂，对钢液进行变质处理。
用冶炼好的钢水铸造φ2.9×4.1m球磨机衬板，使用寿命是高锰钢2的倍，机械性能如下：
HRC＝50，αk＝80J/cm，σb＝1650Mpa，σs＝1240Mpa。
经热处理后所得金相组织为：回火马氏体+少量贝氏体+少量残余奥氏体+二次碳化物。
实施例2
按实施例1所述的方法冶炼本钢种，化学成分按下面比例配比(重量百分比)，加入钢水内。
C Si Mn Cr Mo V B Re S、 P
0.45 12 1.6 1.3 0.3 0.12 0.003 0.03 0.04 0.04
用该成分冶炼的钢水铸造中小型球磨机(φ1.83×6.3m)衬板，寿命是高锰钢的2.5倍，综合性能满足中小型球磨机衬板的工况，成本与高锰钢相当或略低，机械性能如下：
HRC≥54，αk＝23J/cm2，σb＝1700Mpa，σs＝1300Mpa。
经热处理后所得金相组织为：回火马氏体少量+残余奥氏体+二次碳化物。
实施例3
按实施例1所述的方法冶炼本钢种，化学成分按下面比例配比(重量百分比)，加入钢水内。
C Si Mn Cr Mo V B Re S、 P
0.45 1.0 1.45 1.35 0.35 0.15 0.003 0.02 0.04 0.045
用该成分冶炼的钢水铸造颚式破碎机齿板及护板，使用寿命是高锰齿板的1.5倍，在发电厂粉碎煤矸石时ZGMn13的2倍，综合机械性能好。机械性能如下：
HRC≥53，αk＝35J/cm2，σb＝1650Mpa，σs＝1200Mpa。经热处理后得金相组织为：回火马氏体+少量贝氏体+少量残余奥氏体+二次碳化物。
Claims (2)
1、一种中碳多元低合金耐磨钢，其材质化学成份及含量为(重量百分比)：
C：0.38-045 Si：0.90-1.30
Mn：1.2-2.0 Cr：1.0-1.7
Mo：0.3-0.5 V：0.1-0.2
B：0.001-0.003 Re：0.01-0.03
S：≤0.04 P：≤0.045 其余为铁
2、一种中碳多元低合金耐磨钢的制备方法是按上述组成经冶炼铸造的铸纲件的成型钢，进行空淬+回火热处理，其特征在于将铸件加热至910-930℃后保温2-2.5小时，然后空冷或风冷至室温，再加热到320-360℃保温1.5-2小时，然后空冷或风冷至室温。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 02101934 CN1385549A (zh) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 一种中碳多元低合金耐磨铸钢 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 02101934 CN1385549A (zh) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 一种中碳多元低合金耐磨铸钢 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1385549A true CN1385549A (zh) | 2002-12-18 |
Family
ID=4739628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 02101934 Pending CN1385549A (zh) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | 一种中碳多元低合金耐磨铸钢 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1385549A (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1313634C (zh) * | 2004-12-16 | 2007-05-02 | 邹乐平 | 多元合金铸钢挖掘机斗齿及其生产工艺 |
| CN100381587C (zh) * | 2005-03-25 | 2008-04-16 | 福州大学 | 免高温热处理低合金耐磨铸钢的制备工艺 |
| CN100432263C (zh) * | 2006-05-18 | 2008-11-12 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种超高强度高韧性可焊接铸钢 |
| CN1990893B (zh) * | 2005-12-28 | 2010-08-11 | 中集车辆（集团）有限公司 | 管磨机衬板及其制造方法 |
| CN102154588A (zh) * | 2011-05-24 | 2011-08-17 | 曹志春 | 一种高碳钒合金耐磨钢衬板及其制备方法 |
| CN101899626B (zh) * | 2009-05-26 | 2012-05-23 | 宁波市鄞州商业精密铸造有限公司 | 耐磨合金铸钢 |
| CN102115850B (zh) * | 2009-12-31 | 2012-10-03 | 常熟市电力耐磨合金铸造有限公司 | 一种多元低合金化大型耐磨铸钢锤头的制备工艺 |
| CN102758139A (zh) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | 范黔伟 | 一种ZG10Cr1Mn1Si1A板条马氏体耐磨低合金钢及其制造方法 |
| CN103981453A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-13 | 晋城市宏创源耐磨材料有限公司 | 一种湿式矿磨机衬板及其制备方法 |
| CN104278217A (zh) * | 2014-07-22 | 2015-01-14 | 安徽省三方耐磨股份有限公司 | 一种球磨机衬板用中铬合金钢 |
| CN105856725A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-08-17 | 昆明理工大学 | 一种双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板及其制备方法 |
| CN105908076A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-31 | 湖北汽车工业学院 | 一种低合金高强韧铸钢及其制备方法 |
| CN113881890A (zh) * | 2021-08-24 | 2022-01-04 | 安徽新马铸造科技有限公司 | 一种高韧耐磨钢球及其铸造工艺 |
| CN115094336A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-23 | 贵州惠沣众一机械制造有限公司 | 一种抗高温热嵌合金齿钎头用钢及其热处理加工工艺 |
-
2002
- 2002-01-15 CN CN 02101934 patent/CN1385549A/zh active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1313634C (zh) * | 2004-12-16 | 2007-05-02 | 邹乐平 | 多元合金铸钢挖掘机斗齿及其生产工艺 |
| CN100381587C (zh) * | 2005-03-25 | 2008-04-16 | 福州大学 | 免高温热处理低合金耐磨铸钢的制备工艺 |
| CN1990893B (zh) * | 2005-12-28 | 2010-08-11 | 中集车辆（集团）有限公司 | 管磨机衬板及其制造方法 |
| CN100432263C (zh) * | 2006-05-18 | 2008-11-12 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种超高强度高韧性可焊接铸钢 |
| CN101899626B (zh) * | 2009-05-26 | 2012-05-23 | 宁波市鄞州商业精密铸造有限公司 | 耐磨合金铸钢 |
| CN102115850B (zh) * | 2009-12-31 | 2012-10-03 | 常熟市电力耐磨合金铸造有限公司 | 一种多元低合金化大型耐磨铸钢锤头的制备工艺 |
| CN102758139A (zh) * | 2011-04-29 | 2012-10-31 | 范黔伟 | 一种ZG10Cr1Mn1Si1A板条马氏体耐磨低合金钢及其制造方法 |
| CN102154588B (zh) * | 2011-05-24 | 2014-10-22 | 曹志春 | 一种高碳钒合金耐磨钢衬板及其制备方法 |
| CN102154588A (zh) * | 2011-05-24 | 2011-08-17 | 曹志春 | 一种高碳钒合金耐磨钢衬板及其制备方法 |
| CN103981453A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-13 | 晋城市宏创源耐磨材料有限公司 | 一种湿式矿磨机衬板及其制备方法 |
| CN104278217A (zh) * | 2014-07-22 | 2015-01-14 | 安徽省三方耐磨股份有限公司 | 一种球磨机衬板用中铬合金钢 |
| CN105856725A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-08-17 | 昆明理工大学 | 一种双金属贝氏体-马氏体复相耐磨衬板及其制备方法 |
| CN105856725B (zh) * | 2016-04-05 | 2018-02-09 | 昆明理工大学 | 一种双金属贝氏体‑马氏体复相耐磨衬板及其制备方法 |
| CN105908076A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-31 | 湖北汽车工业学院 | 一种低合金高强韧铸钢及其制备方法 |
| CN113881890A (zh) * | 2021-08-24 | 2022-01-04 | 安徽新马铸造科技有限公司 | 一种高韧耐磨钢球及其铸造工艺 |
| CN115094336A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-23 | 贵州惠沣众一机械制造有限公司 | 一种抗高温热嵌合金齿钎头用钢及其热处理加工工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100532619C (zh) | 高硼低碳耐磨铸钢及其热处理方法 | |
| CN100386462C (zh) | 一种含硼多元低合金耐磨铸钢及其制备方法 | |
| CN102383066B (zh) | 一种耐磨铸钢及其制备方法 | |
| CN101469390A (zh) | 一种耐磨铸钢及制造方法 | |
| CN102560258B (zh) | 一种低碳高硼铸造耐磨合金钢及其制备方法 | |
| CN102517499A (zh) | 一种高强度廉价低合金耐磨铸钢 | |
| CN101016603A (zh) | 一种含颗粒状硼化物的高硼铸钢及其制备方法 | |
| WO2006136079A1 (fr) | Acier coulé résistant à l’usure de type martensite rigidifié par une couche d’austénite et son procédé de fabrication | |
| CN101550518A (zh) | 一种含硼多元低合金耐磨铸钢及其制备方法 | |
| CN108998725A (zh) | 履带链轨节用35MnBM钢及其制备方法 | |
| CN1078626C (zh) | 一种高硅耐磨铸钢的制造方法 | |
| CN1710134A (zh) | 超细贝氏体耐磨钢及其制造工艺 | |
| CN102367558A (zh) | 一种泵用含硼低合金耐磨钢 | |
| CN102433506B (zh) | 一种无钼镍高强度耐磨铸钢 | |
| CN1385549A (zh) | 一种中碳多元低合金耐磨铸钢 | |
| CN1276113C (zh) | 高硼铸造铁基耐磨合金及其热处理方法 | |
| CN102703827B (zh) | 一种耐磨钢的热处理工艺 | |
| CN106868420A (zh) | 一种锻造用超高强度低合金耐磨钢及其制备方法 | |
| CN101624678A (zh) | 髙韧性硼化物耐磨金属材料及其制造工艺 | |
| CN109735770A (zh) | 含石墨高强韧性贝氏体耐磨钢及其制备方法 | |
| CN106893941B (zh) | 一种低合金耐磨钢及其热处理方法 | |
| CN1166803C (zh) | 高钒高耐磨合金及其制备方法 | |
| CN114231856B (zh) | 一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用 | |
| CN112195417B (zh) | 一种高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒及其制备方法 | |
| CN102383041A (zh) | 一种高耐磨性超高碳钢及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |