專利名稱：高強(qiáng)度鑄造空冷貝氏體耐磨鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種高強(qiáng)度鑄造空冷貝氏體耐磨鋼及其制備方法，屬于耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磨料磨損是電力、交通、礦山、冶金、機(jī)械、化工、石油、軍工和航空航天等行業(yè)磨損件消耗金屬材料的主要形式之一。如何提高耐磨材料的耐磨性，延長(zhǎng)其使用壽命，降低成本，是耐磨材料生產(chǎn)和使用部門急待解決的難題。由于空冷貝氏體鋼生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，綜合力學(xué)性能優(yōu)越，已成為一種新型的耐磨鋼，廣泛應(yīng)用于電力、交通、礦山、冶金、機(jī)械等耐磨領(lǐng)域。日本專利JP11152520-A公開了一種含硅、錳和鉻等合金元素的用于重載高速鐵路的熱軋貝氏體鋼，其化學(xué)組成是0.15～0.45wt％C，0.1～2.0wt％Si，0.20～3.0wt％Mn和0.2～3.0wt％Cr。熱軋后加熱到奧氏體區(qū)，然后以1～30℃/s的速度冷卻至300～400℃并保溫1～30s，然后空冷，可以獲得性能優(yōu)異的貝氏體鋼。但這一工藝在普通鑄造條件下獲得的組織粗大，強(qiáng)度和韌性低，需要進(jìn)行熱軋變形加工，工藝復(fù)雜。美國(guó)專利US6884306公開了一種含碳、硅、錳、鉻、鎳、鉬和釩的多元合金貝氏體鋼，其主要化學(xué)組成(wt％)如下0.6～1.1C，1.5～2.0Si，1.8～4.0Mn，1.2～1.4Cr，0～3Ni，0.2～0.5Mo，0.1～0.2V，余鐵。該材料的熱處理工藝如下，先在1150℃以上保溫24小時(shí)以上，然后空冷至190～250℃，隨后加熱至900～1000℃，在190～260℃間等溫轉(zhuǎn)變1～3周。這種貝氏體鋼具有高強(qiáng)度、高韌性和優(yōu)良的塑性。但存在熱處理周期長(zhǎng)以及需要通過(guò)復(fù)雜的等溫淬火來(lái)獲得貝氏體組織等不足。日本專利JP7109545-A公開了一種不需要熱處理的貝氏體鐵素體鋼，具體化學(xué)成分是0.10～0.35％C；0.15～2.00％Si；0.40～2.00％Mn；0.03～0.10％S；0.005～0.05％Al；0.003～0.05％Ti；0.0020～0.0070％N；0.30～0.70％V，另外，在特定環(huán)境下，還可以加入適量Cr，Mo，Nb，Pb和Ca。經(jīng)熱加工鍛造后，具有高的拉伸強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和機(jī)械加工性能，但材料硬度較低，耐磨性較差。
中國(guó)發(fā)明專利CN86103009公開了一種中高碳空冷錳硼貝氏體鋼，是采用錳、硼作為主要合金元素，具體化學(xué)組成(重量％)如下0.47～0.60C，0.1～1.5Si，2.1～3.5Mn，0.0005～0.005B，余為Fe。這種鋼的冶煉工藝簡(jiǎn)單，熱加工后空冷，可獲得貝氏體—馬氏體復(fù)相組織，可免除淬火工序?？绽浜蟮挠捕葹镠RC≥50或HRC≥56?？捎脕?lái)制作精密復(fù)雜的各種模具及磨球、大型齒條等，硬度高，使用壽命長(zhǎng)。但這種材料鑄造組織粗大，需要進(jìn)行復(fù)雜的鍛軋變形才可以獲得滿意的性能。中國(guó)發(fā)明專利CN1172171公開了一種準(zhǔn)貝氏體鋼，以Mn、阻礙碳化物析出元素為主加合金元素，以Mo、Cr、B、W、Re等之一種或多種為附加合金元素，具體化學(xué)組成(重量％)如下0.04～1.3C，1.0～3.5Mn，阻礙碳化物析出元素0.8～2.8，0～0.6Mo，0～2.0Cr，0～0.005B，0～1.2W，0～0.3Re，0～2.8Al，0～2.8Si，其余為Fe。它是以準(zhǔn)貝氏體為組織組成，組織中無(wú)碳化物相存在，從而改善了貝氏體鋼的力學(xué)性能，其制造工藝簡(jiǎn)單，具有良好的成型性和焊接性，淬透性及抗拉強(qiáng)度均較高，沖擊韌性大，疲勞壽命長(zhǎng)，成本低，克服了現(xiàn)有貝氏體鋼在空冷過(guò)程中不可避免出現(xiàn)典型上、下貝氏體組織，從而惡化貝氏體鋼性能的缺陷。但這種貝氏體鋼的鑄造組織較粗大，直接空冷后獲得的準(zhǔn)貝氏體組織力學(xué)性能低。中國(guó)發(fā)明專利CN1189542公開了一種Mn-Si-B多元微合金化空冷貝氏體鋼，通過(guò)在鋼中加入并調(diào)整少量的Cr和微量的Ti，RE，N，V和Nb，其各組分元素的重量百分比為0.35～0.60C，2.00～3.50Mn，0.20～2.00Si，0.0005～0.010B，0.015～0.05Ti，0.02～0.10RE，0.006～0.015N，其余為Fe。經(jīng)復(fù)合變質(zhì)處理，鋼的晶粒細(xì)小，顯微組織明顯細(xì)化，大量碳化物彌散均勻分布。在大截面直徑，鋼的表層和心部可獲得較均勻一致的貝氏體—馬氏體為主的組織，含碳化物和少量殘留奧氏體組織。具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性和高淬透性。適于用來(lái)制作耐磨鋼球、襯板、顎板、擺錘、缸套和輥圈等耐磨件。經(jīng)熱鍛或熱軋(鋼球)或直接澆注(襯板和板錘)不需要復(fù)雜的熱處理。生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，質(zhì)量穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。但這種材料中含有一定數(shù)量的脆性碳化物，導(dǎo)致材料的塑性和韌性低，在高沖擊工況下的使用安全性差。本發(fā)明選用廉價(jià)的硅和錳為主要合金元素，加入適量硼、鉻和銅改善淬透性和耐蝕性，另外，為提高鑄鋼的力學(xué)性能，特別是鑄鋼的韌性和塑性，確保鑄鋼在使用過(guò)程中安全可靠，加入了少量釔、鋁和鈦，還加入鎂、鈣和鋅等微量元素一種或多種，改善鑄鋼組織，明顯提高了空冷貝氏體鑄鋼力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種用于生產(chǎn)耐磨材料的高強(qiáng)度鑄造空冷貝氏體鋼及其制備方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明貝氏體鋼的化學(xué)組成成分是(重量％)0.32～0.65C，0.8～3.0Si，1.2～3.0Mn，0.5～0.8Cr，0.3～0.8Cu，0.001～0.008B，0.18～0.35Al，0.05～0.15Y，0.05～0.20Ti，0～0.12Mg，0～0.12Ca，0～0.15Zn，且0.10＜Mg+Ca+Zn＜0.25，其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。
本發(fā)明鑄鋼用電爐熔煉，其制造工藝步驟是①將普通廢鋼、生鐵、鉻鐵和銅板混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵和錳鐵預(yù)脫氧和合金化；
②爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1600～1660℃，加入占鋼水重量0.25％～0.60％的鋁終脫氧和合金化，而后出爐；③將含釔、硼、鈦、鎂、鈣和鋅等的復(fù)合變質(zhì)劑破碎至粒度小于25mm的小塊，經(jīng)210～260℃烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對(duì)鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；④變質(zhì)處理后，將鋼水在普通鑄型中澆注成鑄件，鋼水澆注溫度1450～1520℃。鑄件經(jīng)900～950℃×(1～5)h奧氏體化后，空冷，隨后在180～220℃保溫(2～6)h后爐冷或空冷，可以得到強(qiáng)度及硬度高、韌性和耐磨性好的貝氏體鋼。
合金材質(zhì)的性能是由金相組織決定的，而一定的組織取決于化學(xué)成分及熱處理工藝，本發(fā)明化學(xué)成分是這樣確定的碳碳與貝氏體形態(tài)和貝氏體鑄鋼性能的關(guān)系十分密切。在其它合金元素含量固定的情況下，可以通過(guò)調(diào)整碳含量來(lái)得到不同類型的貝氏體組織。碳對(duì)貝氏體鋼的抗拉強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大，每0.1％C就可提高約90MPa，當(dāng)其超過(guò)共析成分后，與合金元素形成碳化物和固溶于鐵素體中強(qiáng)化了基體，使鋼的強(qiáng)度和硬度大幅度提高，但碳含量過(guò)高，則韌性降低且焊接性能和成型性惡劣，因此將碳含量控制在0.32％～0.65％。
硅硅是貝氏體鑄鋼中的主要合金元素，而且是非碳化物形成元素，可增加碳在奧氏體中的活度，在貝氏體鐵素體生長(zhǎng)過(guò)程中，多余的碳會(huì)排向界面一側(cè)的鄰近奧氏體中，由于硅阻礙滲碳體析出，造成周圍奧氏體富碳，使貝氏體鐵素體片條間或片條內(nèi)的富碳?xì)埩魥W氏體穩(wěn)定化，形成無(wú)碳化物貝氏體。硅也使鋼的第一類回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍升高，使鋼可以在較高溫度下回火，更多地消除淬火應(yīng)力。另外，硅還可使鋼的TTT或CCT曲線向右下方移動(dòng)和提高鋼的貝氏體淬透性和韌性。硅還能顯著提高鋼的抗磨性，這與硅減少摩擦發(fā)熱時(shí)氧化作用和提高鋼的冷變形硬化率有關(guān)。硅還能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服強(qiáng)度和屈強(qiáng)比以及疲勞強(qiáng)度等。硅含量較低(＜0.8％)時(shí)，由于硅抑制碳化物析出的作用較弱，促進(jìn)貝氏體轉(zhuǎn)變的作用也不強(qiáng)烈，在空冷條件下，首先在奧氏體晶界析出貝氏體，而未轉(zhuǎn)變的奧氏體在隨后的冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，其顯微組織由貝氏體鐵素體、馬氏體和少量殘余奧氏體組成，具有高的強(qiáng)度、硬度，而沖擊韌性和斷裂韌性較低；當(dāng)硅含量提高到0.8％～3.0％時(shí)，硅抑制碳化物析出作用顯著增強(qiáng)，使貝氏體成長(zhǎng)時(shí)排出的碳富集到奧氏體中，提高了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，其顯微組織由板條狀的貝氏體鐵素體和其間分布的富碳?xì)堄鄪W氏體組成，材料具很好的強(qiáng)韌性和耐磨性。當(dāng)鋼中的硅含量提高到3.0％以上時(shí)，空冷組織中出現(xiàn)了大量的塊狀鐵素體和珠光體組織，導(dǎo)致材料的硬度、韌性和耐磨性下降。綜合考慮，選擇硅含量為0.8％～3.0％。
錳錳元素是提高貝氏體鋼淬透性的主要元素，此外，它還可以降低貝氏體相變溫度，使鋼中貝氏體組織更細(xì)小并增大貝氏體鐵素體中碳的過(guò)飽和度，有利于改善貝氏體鋼的強(qiáng)度和韌性。錳還能起脫氧和脫硫作用，凈化貝氏體鑄鋼。但錳促使鋼的鑄態(tài)組織粗大和加熱時(shí)晶粒長(zhǎng)大，含量過(guò)高降低貝氏體鋼的強(qiáng)韌性，另外它還增大鑄造生產(chǎn)中熱裂傾向，因此Mn含量控制在1.2％～3.0％。
鉻貝氏體鑄鋼中加入適量的鉻，主要是為了提高鋼的淬透性，細(xì)化鋼的組織，其含量控制在0.5％～0.8％。
銅銅是非碳化物形成元素，主要溶于基體，可以明顯提高基體淬透性，溶于基體中的銅還有改善貝氏體鑄鋼耐蝕性的作用。銅加入量過(guò)少，對(duì)改善貝氏體鑄鋼的淬透性作用不明顯，加入量過(guò)多，部分銅還會(huì)在晶界沉淀析出，對(duì)改善貝氏體鑄鋼的淬透性不起作用，沉淀析出的銅由于其硬度太低，反而降低貝氏體鑄鋼的耐磨性，綜合考慮，將銅含量控制在0.3％～0.8％。
硼硼元素是貝氏體鋼能獲得貝氏體組織，提高貝氏體淬透性的主要元素。貝氏體鋼加硼處理后，由于硼是表面活性元素，吸附在硫化物、氧化物表面，阻止夾雜進(jìn)一步長(zhǎng)大，使夾雜變得細(xì)小、圓整，均勻分布于晶界，強(qiáng)化了晶界，減小了局部應(yīng)力集中，抑制了裂紋萌生，降低了裂紋擴(kuò)展速度，使材料韌性提高。但是，硼加入量過(guò)多，鋼中易出現(xiàn)M23(C，B)6型化合物，特別是硼出現(xiàn)偏析，碳硼化合物沿晶界沉淀成網(wǎng)狀析出，不僅使鋼的淬透性降低，也將使鋼產(chǎn)生硼脆，韌性下降。綜合考慮，將其含量控制在0.001％～0.008％。
鋁鋼中加入鋁是為了阻止碳化物的析出，得到由于貝氏體鐵素體和富碳?xì)埩魥W氏體組成的貝氏體組織，改善鋼的強(qiáng)韌性和耐磨性，加入量過(guò)多，鋼中易產(chǎn)生含鋁夾雜物，損害鋼的強(qiáng)度和韌性，將其含量控制在0.18％～0.35％。
釔稀土加入鋼中具有脫硫、除氣的作用，同時(shí)稀土與液態(tài)金屬反應(yīng)生成的細(xì)小粒子，具有加速凝固的形核作用，稀土元素的這些特性能細(xì)化貝氏體鑄鋼晶粒，限制樹枝晶偏析，提高機(jī)械性能和耐磨性。加稀土的副作用是帶來(lái)夾雜，為了充分發(fā)揮稀土的有益作用，克服其副作用，用釔基重稀土取代常用的鈰基輕稀土。使用釔基重稀土可獲得密度較小的脫氧、脫硫產(chǎn)物，以利于其上浮。綜合考慮，將釔含量控制在0.05％～0.15％。
鈦在貝氏體鑄鋼中加入微量鈦，可以明顯細(xì)化鑄鋼晶粒，減少枝晶偏析，提高貝氏體鑄鋼的強(qiáng)度和韌性。主要原因是鈦與鑄鋼中的N、C形成高熔點(diǎn)化合物Ti(C，N)，這種化合物有助于鑄鋼的晶粒細(xì)化，使枝晶間和枝晶內(nèi)的碳和合金元素分布均勻。加入量過(guò)多，含鈦化合物數(shù)量增加且粗化，反而導(dǎo)致貝氏體鑄鋼的強(qiáng)度和韌性下降。綜合考慮，將鈦含量控制在0.05％～0.20％。
鎂鎂與硫、氧有極大的親合力，可發(fā)生劇烈的冶金反應(yīng)，去除鑄鋼中的氧和硫，減少鑄鋼中的氧化物和硫化物夾雜。當(dāng)脫氧、脫硫產(chǎn)物中的部分MgO和MgS來(lái)不及上浮至鋼液表面而排除時(shí)，凝固后便成為鑄鋼夾雜。鋼液凝固時(shí)，首先形成MgO，它可作為隨后凝固的MgS、MnS和其它夾雜的核心。由于MgO在鋼液中特別分散，因此鎂可改變鑄鋼中夾雜物的類型、數(shù)量、大小、形態(tài)和分布。適量的鎂可使鑄鋼中夾雜物變得細(xì)小、分散。原尺寸大、帶棱角的Al2O3夾雜被尺寸小、呈球形的MgO和含MgO的復(fù)合夾雜所取代；原尺寸大、長(zhǎng)條狀的MnS夾雜被尺寸小、近球形的MgO、含MgO復(fù)合夾雜和MgS·MgO復(fù)合夾雜所取代，因而提高了夾雜物與基體抵抗裂紋形成與擴(kuò)展的能力，改善鋼鑄鐵的韌性。鎂加入量過(guò)多不僅造成鎂的浪費(fèi)，而且由于反應(yīng)過(guò)于劇烈，將使上浮到鋼液表面的MgO、MgS等夾雜重新卷入鋼液中，對(duì)貝氏體鑄鋼性能產(chǎn)生不利的影響。因此將鎂含量控制在0～0.12％。
鈣鈣是化學(xué)性質(zhì)很活潑的元素，與氧和硫都有較強(qiáng)的親和力。鈣對(duì)鑄鋼中夾雜物的變質(zhì)具有顯著作用，鑄鋼中加入適量鈣可將鑄鋼中的長(zhǎng)條狀硫化物夾雜轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙畹腃aS或(Ca，Mn)S夾雜，鈣所形成的氧化物及硫化物夾雜密度小，易于上浮排除。鈣還顯著降低S在晶界的偏聚，鈣對(duì)降低鑄鋼脆性和提高貝氏體鑄鋼鑄造時(shí)抗熱裂性是十分有益的。但加入過(guò)多的鈣將使鑄鋼中夾雜物增多，對(duì)鑄鋼韌性的提高不利，合適的鈣含量為0～0.12％。
鋅鋅具有強(qiáng)烈的脫氧脫硫作用，顯著降低鋼液中[S]、[O]含量，由于[S]、[O]的降低，F(xiàn)e-C合金液的表面能和界面能上升，結(jié)晶過(guò)冷度增大，從而有利于鑄造組織細(xì)化，改善貝氏體鑄鋼力學(xué)性能。由于鋅的沸點(diǎn)低(911℃)，加入鋼液后，迅速汽化，加入量過(guò)多使浮在鋼液表面的夾雜物易卷入鋼液內(nèi)部，污染鋼液，降低貝氏體鑄鋼性能，因此鋅含量控制在0～0.15％。
不可避免的微量雜質(zhì)是原料中帶入的，其中有磷和硫，均是有害元素，為了保證貝氏體鑄鋼的強(qiáng)度、韌性和耐磨性，將磷含量控制在0.05％以下，硫含量控制在0.05％以下。
貝氏體鑄鋼的性能還與熱處理工藝有直接關(guān)系，其制訂依據(jù)是當(dāng)淬火加熱溫度較低時(shí)(小于900℃)和淬火保溫時(shí)間較短(小于1h)時(shí)，因未完全奧氏體化，其淬火組織中尚存未溶鐵素體和珠光體等非貝氏體組織，故其淬火硬度、沖擊韌度和抗拉強(qiáng)度很低，耐磨性也很差。當(dāng)淬火加熱溫度超過(guò)950℃或保溫時(shí)間超過(guò)5h后，奧氏體晶粒尺寸以及貝氏體鐵素體束的尺寸增大，貝氏體鑄鋼的強(qiáng)韌性和耐磨性也下降。本發(fā)明的貝氏體鑄鋼經(jīng)900～950℃×(1～5)h奧氏體化后，空冷，隨后在180～220℃保溫(2～6)h后爐冷或空冷，可以得到強(qiáng)度及硬度高、韌性和耐磨性好的貝氏體組織。
本發(fā)明是采用硅、錳為主要合金元素的中高碳鑄鋼，在此基礎(chǔ)上，加入適量硼、鉻和銅改善淬透性和耐蝕性，在空冷條件下，獲得了機(jī)械性能優(yōu)異的貝氏體鋼。另外，還加入少量少量釔、鋁和鈦，并加入鎂、鈣和鋅等微量元素一種或多種，改善鑄鋼組織，有利于貝氏體鋼力學(xué)性能尤其是韌性大幅度提高，最終將導(dǎo)致貝氏體鋼使用性能的提高。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)①本發(fā)明貝氏體鑄鋼，硬度和強(qiáng)度高，韌性和耐磨性好，硬度大于55HRC，抗拉強(qiáng)度大于2200MPa，沖擊韌性大于60J/cm2，斷裂韌性大于80MPa.m1/2，延伸率大于5％，斷面收縮率大于8％。
②本發(fā)明貝氏體鑄鋼以廉價(jià)的硅、錳為主要合金元素，不含價(jià)格昂貴的鎳、鉬元素，生產(chǎn)成本低。
③本發(fā)明貝氏體鑄鋼采用空冷淬火獲得，避免了等溫淬火效率低且污染環(huán)境的不足，同時(shí)還避免了油冷和水冷淬火時(shí)工件易變形和開裂的不足。
④本發(fā)明貝氏體鑄鋼采用微合金化元素細(xì)化并凈化組織，在鑄態(tài)下空冷淬火后直接獲得，避免了通過(guò)鍛造或軋制獲得高強(qiáng)度耐磨貝氏體鋼，具有節(jié)能和工藝簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。
具體實(shí)施例下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述實(shí)施例1本發(fā)明鑄鋼材料用1500kg中頻感應(yīng)電爐熔煉，其制造工藝步驟是①將普通廢鋼、生鐵、鉻鐵和銅板混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵和錳鐵預(yù)脫氧和合金化；②爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1650℃，加入占鋼水重量0.50％的鋁終脫氧和合金化，而后出爐；③將含釔、硼、鈦、鎂和鋅等的復(fù)合變質(zhì)劑破碎至粒度為18～22mm的小塊，經(jīng)240℃烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對(duì)鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；④變質(zhì)處理后，將鋼水在水玻璃砂鑄型中澆注成鑄件，鋼水澆注溫度1500℃。鑄件經(jīng)940℃×2h奧氏體化后，空冷，隨后在200℃保溫4h后空冷，可以得到強(qiáng)度及硬度高、韌性和耐磨性好的貝氏體鋼。貝氏體鑄鋼的成分見(jiàn)表1，機(jī)械性能見(jiàn)表2。
表1貝氏體鑄鋼的成分(wt％)

表2貝氏體鑄鋼的機(jī)械性能

實(shí)施例2本發(fā)明鑄鋼材料用300kg中頻感應(yīng)電爐熔煉，其制造工藝步驟是①將普通廢鋼、生鐵、鉻鐵和銅板混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵和錳鐵預(yù)脫氧和合金化；②爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1620℃，加入占鋼水重量0.30％的鋁終脫氧和微合金化，而后出爐；③將含釔、硼、鈦、鎂、鈣和鋅等的復(fù)合變質(zhì)劑破碎至粒度18～20mm的小塊，經(jīng)220℃烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對(duì)鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；④變質(zhì)處理后，將鋼水在樹脂砂鑄型中澆注成鑄件，鋼水澆注溫度1460℃。鑄件經(jīng)910℃×4.5h奧氏體化后，空冷，隨后在185℃保溫5.5h后爐冷，可以得到強(qiáng)度及硬度高、韌性和耐磨性好的貝氏體鋼。貝氏體鑄鋼的成分見(jiàn)表3，機(jī)械性能見(jiàn)表4。
表3貝氏體鑄鋼的成分(wt％)

表4貝氏體鑄鋼的機(jī)械性能

用本發(fā)明鑄造空冷貝氏體鋼制造的挖掘機(jī)斗齒、破碎機(jī)鄂板、球磨機(jī)襯板和破碎機(jī)錘頭，已在實(shí)際生產(chǎn)中獲得了很好的效果。鑄造空冷貝氏體鋼斗齒用于挖掘石英石時(shí)，具有強(qiáng)度高，韌性和耐磨性好的特點(diǎn)，使用中無(wú)斷齒現(xiàn)象出現(xiàn)，其使用壽命比含鎳鉬的高合金馬氏體鋼提高60％～80％。鑄造空冷貝氏體鋼用于制造600mm×900mm破碎機(jī)鄂板，破碎鐵礦石，其使用壽命比高錳鋼延長(zhǎng)130％～160％，且無(wú)斷裂和剝落現(xiàn)象出現(xiàn)，使用中還出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象，使用后鄂板表面硬度提高5％～8％。鑄造空冷貝氏體鋼用于制造球磨機(jī)襯板研磨火電廠煤粉，使用壽命比鎳硬鑄鐵和高鉻白口鑄鐵提高20％～30％，生產(chǎn)成本降低30％～60％。鑄造空冷貝氏體鋼用于制造破碎機(jī)錘頭破碎石灰石，使用壽命比高錳鋼提高4～6倍，比高鎳鉻馬氏體合金鋼提高2～3倍，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度鑄造空冷貝氏體耐磨鋼，其特征在于鑄鋼的化學(xué)成分是(重量％)0.32～0.65C，0.8～3.0Si，1.2～3.0Mn，0.5～0.8Cr，0.3～0.8Cu，0.001～0.008B，0.18～0.35Al，0.05～0.15Y，0.05～0.20Ti，0～0.12Mg，0～0.12Ca，0～0.15Zn，且0.10＜Mg+Ca+Zn＜0.25，其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的貝氏體耐磨鋼制備方法，其特征在于用電爐熔煉，其鋼水制備工藝步驟是①將普通廢鋼、生鐵、鉻鐵和銅板混合加熱熔化，鋼水熔清后加入硅鐵和錳鐵預(yù)脫氧和合金化；②爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1600～1660℃，加入占鋼水重量0.25％～0.60％的鋁終脫氧和合金化，而后出爐；③將含釔、硼、鈦、鎂、鈣和鋅等的復(fù)合變質(zhì)劑破碎至粒度小于25mm的小塊，經(jīng)210～260℃烘干后，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對(duì)鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理。
3.如權(quán)利要求2所述的貝氏體耐磨鋼制備方法，其特征在于鋼水變質(zhì)處理后，將鋼水在普通鑄型中澆注成鑄件，鋼水澆注溫度1450～1520℃，鑄件經(jīng)900～950℃×(1～5)h奧氏體化后，空冷，隨后在180～220℃保溫(2～6)h后爐冷或空冷。
全文摘要
一種高強(qiáng)度鑄造空冷貝氏體耐磨鋼，其化學(xué)成分是(重量％)0.32～0.65C，0.8～3.0Si，1.2～3.0Mn，0.5～0.8Cr，0.3～0.8Cu，0.001～0.008B，0.18～0.35Al，0.05～0.15Y，0.05～0.20Ti，0～0.12Mg，0～0.12Ca，0～0.15Zn，且0.10＜Mg+Ca+Zn＜0.25，其余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。其制造工藝步驟是將廢鋼、生鐵、鉻鐵和銅板混合加熱熔化，熔清后加入硅鐵和錳鐵預(yù)脫氧和合金化；爐前調(diào)整成分合格后將溫度升至1600～1660℃，加入鋁終脫氧和合金化，而后出爐；將含釔、硼、鈦、鎂、鈣和鋅等的復(fù)合變質(zhì)劑破碎至粒度小于25mm的小塊，置于澆包底部，用包內(nèi)沖入法對(duì)鋼水進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理；變質(zhì)處理后，將鋼水在普通鑄型中澆注成鑄件。本發(fā)明的貝氏體耐磨鋼可明顯提高耐磨備件使用壽命，提高設(shè)備工作效率，降低生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C22C33/00GK1775983SQ20051003252
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者匡加才, 符寒光, 張世英, 葉昌, 劉其城, 符慧林 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)