專利名稱：馬氏體耐磨鑄鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種適用于受中等沖擊的中碳多元低合金馬氏體耐磨鑄鋼。
背景技術(shù)：
目前國外中碳低合金馬氏體耐磨鑄鋼多為Cr、Mo或Cr、Mo、Ni系合金鋼，熱處理工藝采用淬火加低溫回火的工藝，以獲得高強(qiáng)度、高硬度和一定韌性的合金性能。典型的鋼種有著名的美國ESCO公司ESC0-12系列耐磨鋼種，此鋼種即以Cr、Mo、Ni為主體合金元素，美國HENSLY公司的30CrMoSi及30CrMoSi2也屬于同一范疇。我國中碳低合金耐磨鑄鋼的研究和應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代以后，取得了一系列成果，較典型的鋼種是30CrMnSiMoNi和 Cr5Mo鋼，現(xiàn)在也有部分生產(chǎn)廠家從國外引進(jìn)了及自主開發(fā)了 30CrMoSi及30CrMoSi2的生產(chǎn)技術(shù)，其間有一段時(shí)間還著力開發(fā)了符合我國合金資源情況的Si、Mn系合金鋼30Si2Mn。 現(xiàn)在人們逐漸認(rèn)識(shí)到了多元合金化是提高耐磨鑄鋼淬透性、強(qiáng)韌性和硬度的有效方法，因而國內(nèi)外耐磨鑄鋼多采用Cr、Mo、Ni、Si、Mn多元合金化，近年來的研究表明，在抵抗中小能量撞擊磨料磨損的狀況下，高錳鋼并不耐磨。如球磨機(jī)襯板就是采用高錳鋼制作，由于高錳鋼的組織結(jié)構(gòu)為奧氏體，硬度較低，耐磨性較差，尤其在沒有經(jīng)受劇烈沖擊的情況下，短時(shí)間內(nèi)得不到加工硬化，因此導(dǎo)致研磨初期磨損速度較快，平均使用壽命僅為四個(gè)月左右。此外，中錳鋼及其他奧氏體鑄鋼都存在抗沖擊差不耐磨的問題。為了解決上述問題，專利號(hào)為SU1650759的文獻(xiàn)中公開了一種鑄鐵材料，是由C、 Si、Mn、Cr、V、Ti、B、Ca、Al、Ce、Ba等合金元素組成，抗拉強(qiáng)度為710_750Mpa。這種鑄鋼雖然硬度較高，耐磨性較好，但強(qiáng)度較低，只能在較小的沖擊載荷下工作。此外，由于該鋼的化學(xué)成分比較復(fù)雜，貴重金屬如Cr的含量較高，不僅導(dǎo)致鋼的價(jià)格昂貴，而且在熔煉中 Ca、Ce、Ba等合金元素很難控制。中國專利申請(qǐng)?zhí)?7105661. 7中已公開的一種“多元微合金化貝氏體鋼”、中國專利申請(qǐng)?zhí)?6119545中已公開的“一種耐磨鑄”、中國專利申請(qǐng)?zhí)?95106429中已公開的一種“Mn-Si-Mo-B貝氏體鋼”中國專利號(hào)931064 中已公開的一種 “高強(qiáng)韌性高淬透性空冷貝氏體鋼”、以及中國專利公開了一種微合金馬氏體耐磨鑄鋼及制造方法CN1600889A，所述的微合金馬氏體耐磨鑄鋼基本化學(xué)成份C、Si、Mn、Cr、S、P的質(zhì)量百分比為:C 0. 25 0. 34、Si 0. 4 0. 7、Cr 0. 5 1. 0、Mn 1. 15 1. 65、S 彡 0. 035、 P < 0.035 ；并具有微量元素Ti、RE、B、Al，所述的微量元素的質(zhì)量百分比為B 0. 0005 0. 005, Ti 0. 01 0. 06, Ce 0. 01 0. 045, La 0. 01 0. 035, Al 0. 01 0. 1，其余為 Fe。 中國專利公開的一種薄膜奧氏體增韌的馬氏體耐磨鑄鋼及其制造方法CN1718829A，其特征在于其具有基本合金元素C、Si、Mn、Cr，微合金元素B、i、RE, Fe,以及雜質(zhì)元素S、P ；具體組成為C :0. 25 0. 34wt%, Si :1. 45 2. 05wt%, Mn :0. 90 1. 20wt%, Cr :1. 80 2. 50wtB :0. 0005 0. 005wt%,Ti :0. 01 0. 06wt%,RE :0. 015 0. 08wt%,Al :0. 015 0. 06wt%, S彡0. 035wt%, P彡0. 035wt%，余量為!^e。中國專利公開了一種耐磨鑄鋼及其制備方法CN1560311A，含有碳、硅、錳、鎳、鉻和鉬元素，其特征是耐磨鑄鋼中微量元素的重量百分比組成為 C 0. 2-0. 35、Si 0. 6-1. 0、Mn 0. 8-1. 2、Ni 0. 2-0. 6、Cr 0. 6-1. 2、Mo 0. 15-0.35。等多項(xiàng)發(fā)明專利，在實(shí)際鑄造中易產(chǎn)生熱裂和冷裂，存在抗沖擊差不耐磨的問題，使用壽命短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能夠滿足耐磨又有較高沖擊韌性和強(qiáng)度，鑄件初始硬度高，屈服強(qiáng)度高、不易變形斷裂的馬氏體耐磨鑄鋼。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)馬氏體耐磨鑄鋼，包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、鉬、 鐵，其重量百分比為 C 0. 35-0. 55%, Si :0. 75-1. 25 %, P ^ 0. 035 %, S ^ 0. 03 %, Mn 0. 95-2. 20%, Cr :1. 95-2. 95%, Mo :0. 15-0. 22%，余量為不可避免的雜質(zhì)和 Fe。所述的高強(qiáng)度耐磨鋼還包含Ce，其質(zhì)量百分比為0. 005-0. 021%。本發(fā)明中，各合金元素的主要作用在于(1)碳碳高則碳化物數(shù)量多、硬度高、但韌性低，使用時(shí)易斷裂，碳低則韌性高、 硬度低，不利于耐磨，因此碳含量控制在0. 35-0. 55%。(2)硅硅能增加鋼的回火穩(wěn)定性，提高強(qiáng)度和淬透性，硅量過高，對(duì)沖擊韌性不利，故選擇硅含量為0. 75-1. 25%。(3)錳強(qiáng)烈穩(wěn)定奧氏體的元素，顯著提高鋼的淬透性，增加耐磨性，降低鋼的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度。但錳過高對(duì)鋼的沖擊韌性不利，故錳含量控制在0.95-2.20%。(4)鉻Cr是提高鋼淬透性的主要合金元素，鑄鋼中加入1.95-2. 95%的Cr，能有效提高鋼的淬透性，強(qiáng)化基體組織。(5)鉬鉬可顯著提高鋼的淬透性，還能改善鑄鋼的凝固性，鉬屬貴重金屬，故選擇在 0. 15-0. 22%。(6)硫、磷含量分別控制在P 彡0. 035%, S 彡0. 03% ；(7)稀土元素Ce不僅可以有效的細(xì)化鑄態(tài)組織，凈化晶界，改善碳化物和夾雜物的形態(tài)和分布，提高低合金耐磨鋼的抗疲勞性能和抗剝落性能，還可使低合金耐磨鋼保持足夠的韌性故選擇稀土在0. 005-0. 021 %。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.不使用Ni貴重的合金元素，而是使用微量的鉬提高鋼的淬透性、改善鑄鋼的凝固性，通過微合金化來達(dá)到強(qiáng)韌化和硬韌化目的，因而制造成本較低。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 一種馬氏體耐磨鑄鋼，包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、鉬、鈰、鐵，其重量百分比為C :0. 402 %, Si :0. 86 %, P :0. 022 %, S :0. 015 %, Mn :1. 21 %, Cr :1. 95 %, Mo 0. 201%, Ce 0. 0066%，余量為不可避免的雜質(zhì)和Fe。實(shí)施例2 —種馬氏體耐磨鑄鋼，包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、鉬、鈰、鐵，其重量百分比為C :0. 55%, Si :0. 77%, P :0. 024%, S :0. 012%,Mn :2. 20%, Cr :2. 96%,Mo :0. 201%, Ce :0. 011%，余量為不可避免的雜質(zhì)和狗。實(shí)施例3 —種馬氏體耐磨鑄鋼，包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、鉬、鈰、鐵，其重量百分比為C :0. 37%, Si :1. 23%, P :0. 020%, S :0. 004%,Mn :1. 00%, Cr :2. 00%,Mo :0. 196%,Ce 0. 02%，余量為不可避免的雜質(zhì)和狗。實(shí)施例4 一種馬氏體耐磨鑄鋼，包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、鉬、鈰、鐵，其重量百分比為:C :0. 36 %, Si :1. 20 %, P :0. 021 %, S :0. 0038 %, Mn :1. 01 %，Cr :2. 01 %, Mo 0. 200%, Ce 0. 021%，余量為不可避免的雜質(zhì)和Fe。實(shí)施例5 —種馬氏體耐磨鑄鋼，包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、鉬、鈰、鐵，其重量百分比為:C :0. 365 %, Si :1. 21%, P :0. 023%, S :0. 0042%, Mn :1. 00%, Cr :2. 00 %, Mo 0. 204%, Ce 0. 02%，余量為不可避免的雜質(zhì)和Fe。本發(fā)明生產(chǎn)的高強(qiáng)度耐磨鋼經(jīng)江蘇省不銹鋼制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，其最大力FmlO. 96KN,抗拉強(qiáng)度Rm872. 2IMPa,下屈服強(qiáng)度ReL562. 63MPa，斷面收縮率ZlOO %，斷后延長率38%。實(shí)施例只是為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容或依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上方案所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.馬氏體耐磨鑄鋼，包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、鉬、鐵，其重量百分比為C0.35-0. 55 %, Si 0. 75-1. 25 %, P ^ 0. 035 %, S ^ 0. 03 %, Mn 0. 95-2. 20 %, Cr 1.95-2. 95%, Mo :0. 15-0. 22%，余量為不可避免的雜質(zhì)和Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬氏體耐磨鑄鋼，其特征在于還包含Ce，其質(zhì)量百分比為 0. 005-0. 021%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種馬氏體耐磨鑄鋼，包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、鉬、鐵，其重量百分比為C0.35-0.55％，Si0.75-1.25％，P≤0.035％，S≤0.03％，Mn0.95-2.20％，Cr1.95-2.95％，Mo0.15-0.22％，余量為不可避免的雜質(zhì)和Fe。該馬氏體耐磨鑄鋼既能夠滿足耐磨又有較高沖擊韌性和強(qiáng)度，鑄件初始硬度高，屈服強(qiáng)度高、不易變形斷裂的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C38/38GK102312170SQ20101022416
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者朱增軍, 沈桂林, 蔣正軍 申請(qǐng)人:泰州匯能不銹鋼制品有限公司