專利名稱：新型馬氏體耐磨鋼及其鑄鋼件生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金鑄造業(yè)中的耐磨鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型馬氏體耐磨鋼及其鑄鋼件生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
最近幾年國內(nèi)外在冶金耐磨產(chǎn)品上發(fā)展較快，也倍受各界重視。國內(nèi)外都在尋求用合金鋼代替高錳鋼生產(chǎn)的新材質(zhì)和新方法，但收效甚微。主要問題是合金鋼的耐磨性提高了，但韌性卻很低，易在使用中產(chǎn)生斷裂，很難滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型馬氏體耐磨鋼。本發(fā)明的另一個目的是提供一種新型馬氏體耐磨鋼的鑄鋼件生產(chǎn)工藝。本發(fā)明是通過研究一種新材質(zhì)耐磨鋼在較低沖擊下，應用在冶金礦山的球磨機襯板、錘礦機的錘頭等，適用于金礦、鐵礦、水泥等各類礦山的耐磨產(chǎn)品，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)高錳鋼的新耐磨材料。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的本發(fā)明的新型馬氏體耐磨鋼，其特征在于按重量百分比計量化學成分為C:
0.3 % 0. 5 %，Si :0. 8 % 1. 5 %，Cr :2. 1 % 2. 5 %、Mn :0. 8 % 1. 5 %，Ni :0. 7 %
1.2%，Mo :0. 6% 1. 0%，Nb :0. 0. 3%，Ti :0. 0. 5%，Re :0. 04% 0. 05%, P, S彡0. 04，余量為鐵。所述的按重量百分比計量化學成分優(yōu)選為(:0.35^-0.45%, Si :0. 8% 1. 5%, Cr 2. 2. 5%, Mn 0. 8% 1. 2%, Ni 0. % 1. 0%, Mo :0. 6% 1. 0%, Nb 0. 0. 3%, Ti 0. 0. 15%, Re :0. 04% 0. 05%, P, S 彡 0. 04，余量為鐵。優(yōu)選化學成分的依據(jù)和理由(1)在鋼中加入鈮(Nb)可增加鋼的延展性和抗腐蝕性。鈮在常溫下不與空氣里的氧發(fā)生化學反應。王水能把白金、黃金消溶，把鈮放在濃熱硝酸里兩個月或在王水里六個月，鈮安然無恙，鈮在本材料中起抗腐蝕能力，它在本材料所起的作用來看，選0. 1 % 0. 3%為宜。(2)鎳(Ni)加入0.4%就可以顯著提高鋼的抗大氣和弱酸腐蝕的能力，隨著Ni含量的提高，這種能力增大。M是非碳化物形成元素，能固溶在ai^e中起固溶強化作用。M 能提高鋼的淬透性和基體的電極電位，減少腐蝕介質(zhì)中的微電池作用，促使基體鈍化，有效降低腐蝕磨損的速度。跟據(jù)本發(fā)明的材料的性質(zhì)優(yōu)選為0. % 1. 2%。(3)鉻(Cr)起固溶強化、細化晶粒等作用外，Cr能形成碳化物，與碳親合力最強， 更能在最終組織中形成彌散分布的硬質(zhì)合金碳化物，提高鋼的初始硬度，有效的增加耐磨性能。通過多年試驗Cr大于1.6%時起的作用明顯，在本成分中2. 4%時最佳。(4)鉬(Mo)主要提高鋼的淬透性，改善碳化物的形態(tài)和分布，防止回火脆性。跟據(jù)用量效果Mo達到0. 5%時起的作用較大，考慮生產(chǎn)成本可取能達到以上效果的下限為宜。(5)Mo、Si、Nb聯(lián)合作用，促使鋼表面形成致密的氧化膜，既能提高鋼在氧化性介質(zhì)中的穩(wěn)定性，使鋼的耐腐蝕磨損性能提高。(6) C選取應為0. 3% 0. 5%，因為本材料加入的合金元素后增加了含C當量，增加值為0. 3%左右，如果綜合碳含量較低不能達到熱處理時達到馬氏體組織，會形成珠光體，會降低機械性能，影響耐磨性；如果碳含量過高，會使韌性降低，造成碎裂。因此碳的含碳當量必須嚴格控制。一種所述的新型馬氏體耐磨鋼的鑄鋼件生產(chǎn)工藝，其特征在于包括冶煉工藝、鑄造工藝、熱處理工藝、質(zhì)量檢查等。所述的冶煉工藝采用氧化法冶煉，首先加廢鋼進行熔化，隨后加入Mo鐵和銅，在熔化68 72%時進行吹氧助熔，并按鋼水重量的3%加造渣劑，爐料完全熔化后化驗成分， 然后扒渣，再進行造新渣，進入還原期，先后加入Cr鐵、Mn鐵、Ni鐵和Nb鐵，待加入的合金料全熔后進行全成分分析化驗，根據(jù)化驗結(jié)果調(diào)整各個元素，全成分合格后，在出鋼前加入造渣劑，當渣子成白渣并達到出鋼溫度時出鋼，所述的鑄造工藝采用粘土砂造型，澆鑄系統(tǒng)采用半封密式澆注工藝，如果鑄鋼件本件厚度超過120毫米，在造型中采取外冷鐵來進一步細化晶粒組織的措施，冷鐵厚度在 50至70毫米之間，冒口設(shè)在鑄鋼件本件最厚部位，冒口采用發(fā)熱保溫式冒口，打箱溫度控制在鑄件體溫在四0 310°C左右，所述的熱處理工藝采用常溫入爐，加熱640 700°C保溫110 130分鐘，然后升至875 985°C保溫，每25毫米鑄鋼件本件厚度保溫60分鐘，保溫后在1分鐘內(nèi)快速出爐，用油淬火，淬火后立即進行250-350°C回火保溫8小時熱處理結(jié)束，所述的質(zhì)量檢查包括外形尺寸檢查、熱處理后的金相組織檢查和硬度檢查。所述的冶煉工藝為采用可調(diào)整化學成分的電弧爐冶煉工藝，或者采用中頻爐冶煉工藝，采用中頻爐冶煉工藝時必須檢測和計算好合金料加入量，Cr、Mn燒損按10%控制，Ti 回收量按60%計算。所述的出鋼溫度控制在1550°C至1570°C，所述的澆注工藝中的澆注溫度控制在 1470 0C M 1490°C之間。所述的鑄造工藝用樹脂砂造型，冒口設(shè)計為易割側(cè)冒口，采用自然空氣冷卻。所述的熱處理后的金相組織檢查為檢查金相組織是否為板條馬氏體+殘留奧氏體+彌散分布碳化物，板條馬氏體為高位錯馬氏體組織，硬度檢查洛氏硬度HRC53-58，達到上限為優(yōu)。本發(fā)明的新材質(zhì)耐磨鋼在較低沖擊下，應用在冶金礦山的球磨機襯板、錘礦機的錘頭等，適用于金礦、鐵礦、水泥等各類礦山使用的耐磨產(chǎn)品，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)高錳鋼的新耐磨材料。在鐵礦和水泥選礦廠上使用表明，使用壽命比高錳鋼提高2 2. 3倍。
權(quán)利要求
1.一種馬氏體耐磨鋼，其特征在于按重量百分比計量化學成分為C :0. 3% 0.5%， Si :0. 8% 1. 5%，Cr :2. 2. 5%、Mn :0. 8% 1. 5%，Ni :0. 7% 1. 2%，Mo :0. 6% 1. 0%, Nb 0. 0. 3%, Ti 0. 0. 5%, Re 0. 04% 0. 05%, P、S 彡 0. 04，余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬氏體耐磨鋼，其特征在于按重量百分比計量化學成分優(yōu)選為C :0. 35% 0. 45%, Si 0. 8% 1. 5%, Cr 2. 2. 5%, Mn 0. 8% 1. 2%, Ni 0. % 1. 0%, Mo :0. 6% 1. 0%, Nb 0. 0. 3%, Ti 0. 0. 15%, Re 0. 04% 0. 05%,P,S^ 0. 04，余量為鐵。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型馬氏體耐磨鋼的鑄鋼件生產(chǎn)工藝，其特征在于包括冶煉工藝、鑄造工藝、熱處理工藝、質(zhì)量檢查，所述的冶煉工藝采用氧化法冶煉，首先加廢鋼進行熔化，隨后加入Mo鐵和銅，在熔化 68 72%時進行吹氧助熔，并按鋼水重量的3%加造渣劑，爐料完全熔化后化驗成分，然后扒渣，再進行造新渣，進入還原期，先后加入Cr鐵、Mn鐵、Ni鐵和Nb鐵，待加入的合金料全熔后進行全成分分析化驗，根據(jù)化驗結(jié)果調(diào)整各個元素，全成分合格后，在出鋼前加入造渣劑，當渣子成白渣并達到出鋼溫度時出鋼，所述的鑄造工藝采用粘土砂造型，澆鑄系統(tǒng)采用半封密式澆注工藝，如果鑄鋼件本件厚度超過120毫米，在造型中采取外冷鐵來進一步細化晶粒組織的措施，冷鐵厚度在50至 70毫米之間，冒口設(shè)在鑄鋼件本件最厚部位，冒口采用發(fā)熱保溫式冒口，打箱溫度控制在鑄件體溫在四0 310°C，所述的熱處理工藝采用常溫入爐，加熱640 700°C保溫110 130分鐘，然后升至 875 985°C保溫，每25毫米鑄鋼件本件厚度保溫60分鐘，保溫后在1分鐘內(nèi)快速出爐，用油淬火，淬火后立即進行250-300°C回火保溫8小時熱處理結(jié)束，所述的質(zhì)量檢查包括外形尺寸檢查、熱處理后的金相組織檢查和硬度檢查。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的馬氏體耐磨鋼的鑄鋼件生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的冶煉工藝為采用可調(diào)整化學成分的電弧爐冶煉工藝，或者采用中頻爐冶煉工藝，采用中頻爐冶煉工藝時必須檢測和計算好合金料加入量，Cr,Mn燒損按10%控制，Ti回收量按60%計算。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的馬氏體耐磨鋼的鑄鋼件生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的出鋼溫度控制在1550°C至1570°C，所述的澆注工藝中的澆注溫度控制在1440°C至1490°C之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的馬氏體耐磨鋼的鑄鋼件生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的鑄造工藝用樹脂砂造型，冒口設(shè)計為易割側(cè)冒口，采用自然空氣冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的馬氏體耐磨鋼的鑄鋼件生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的熱處理后的金相組織檢查為檢查金相組織板條馬氏體是否為高位錯馬氏體加殘留奧氏體組織，硬度檢查洛氏硬度HRC50-55，達到上限為優(yōu)。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金鑄造業(yè)中的耐磨鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型馬氏體耐磨鋼及其鑄鋼件生產(chǎn)工藝，化學成分為按重量百分比計量C0.3％～0.5％，Si0.8％～1.5％，Cr2.1％～2.5％、Mn0.8％～1.5％，Ni0.7％～1.2％，Mo0.6％～1.0％，Nb0.1％～0.3％，Ti0.1％～0.5％，Re0.04％～0.05％，P、S≤0.04，余量為鐵。鑄鋼件生產(chǎn)工藝包括冶煉工藝、鑄造工藝、熱處理工藝、質(zhì)量檢查。本發(fā)明的新材質(zhì)耐磨鋼在較低沖擊下，應用在冶金礦山的球磨機襯板、錘礦機的錘頭等，適用于金礦、鐵礦、水泥等各類礦山使用的耐磨產(chǎn)品，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)高錳鋼的新耐磨材料。在鐵礦和水泥選礦廠上使用表明，使用壽命比高錳鋼提高2～2.3倍。
文檔編號C21D1/18GK102230140SQ20101015734
公開日2011年11月2日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者韓建國 申請人:鞍鋼集團礦業(yè)公司