專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低合金耐磨鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐磨金屬材料，具體說(shuō)是涉及一種低合金耐磨鋼。
背景技術(shù)：
在冶金、礦山、港口、電力、煤炭、建材及軍事等各個(gè)工業(yè)門(mén)中，許多工件及設(shè)備由 于磨損而迅速失效。材料磨損造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失，據(jù)2004年北京摩擦學(xué)科與工程前沿 研討會(huì)的資料顯示，磨損損失了世界一次能源的1 / 3。我國(guó)每年因磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失 在10000億元人民幣以上，僅磨料磨損每年就要消耗3000多萬(wàn)噸金屬耐磨材料。因此，高 壽命耐磨材料的研制和使用，關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。耐磨材料大體可分為金屬耐磨材料和非金屬耐磨材料。非金屬耐磨材料主要包括 耐磨陶瓷和高分子耐磨材料。金屬耐磨材料主要包括以下幾種，(1)奧氏體耐磨錳鋼，這種 材料以高韌性、易加工硬化著稱(chēng)，只有在沖擊大、應(yīng)力高、磨料硬的情況下才耐磨；(2)鉻系 白口鑄鐵，這種材料因含有大量的Cr元素，所以成本較高；(3)奧貝球鐵系列耐磨鑄鐵，我 國(guó)對(duì)奧貝球鐵的應(yīng)用還限于中低檔產(chǎn)品，還沒(méi)有達(dá)到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的水平；(4)鋼鐵耐磨復(fù) 合材料，以鋼為粘結(jié)金屬，以難熔金屬碳化物作硬質(zhì)相的結(jié)合材料，在一些嚴(yán)酷的磨損工況 中得到了工業(yè)應(yīng)用，但是成本比較高昂；(5)中低合金耐磨鋼，具有良好的耐磨性組織，能 提供較高的硬度和足夠的韌性，這類(lèi)鋼的合金元素含量較低，而且所加合金元素國(guó)內(nèi)資源 豐富，可在較大范圍內(nèi)控制硬度和韌性的匹配關(guān)系，在各類(lèi)磨料磨損工況條件下均可獲得 較好的耐磨性，有廣闊的應(yīng)用前景和推廣意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種不僅 具有良好的耐磨性組織、合金元素含量較低、能提供較高的硬度和足夠的韌性，而且所加合 金元素國(guó)內(nèi)資源豐富，可在較大范圍內(nèi)控制硬度和韌性的匹配關(guān)系，在各類(lèi)磨料磨損工況 條件下均可獲得較好的耐磨性，有廣闊的應(yīng)用前景和推廣意義的低合金耐磨鋼。本發(fā)明的目的可通過(guò)下述技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明的低合金耐磨鋼包括下述質(zhì)量百分比的原料，其中C 0.38-0.48%，Si 0. 9-2. 5%, Mnl. 5-2. 5%, Crl. 4-2. 0%, BO. 0008 一 0. 003%, CeO. 01 — 0. 04%, P 彡 0. 04%, S彡0. 04%，余量為Fe。在本發(fā)明中所用原料碳(C)是影響鑄鋼強(qiáng)度、硬度、韌性及淬透性、耐磨性的至關(guān) 重要的元素，熱處理后形成的高碳馬氏體硬度高，淬透性好，耐磨性佳，滲碳體(Fe3C)是鋼 的主要強(qiáng)化相之一；所用原料鉻(Cr)是耐磨材料的基本元素之一，主要作用是提高鋼的淬 透性，同時(shí)固溶強(qiáng)化基體，顯著增加其抗腐蝕的能力，鉻和鐵形成連續(xù)固溶體，與碳形成多 種化合物(Fe，Cr)3C，可以顯著提高耐磨性；所用原料錳(Mn)和鐵(Fe)形成固溶體，提高鋼 中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度，又是碳化物形成元素，由于錳在鋼中降低臨界轉(zhuǎn)變溫度， 起到細(xì)化珠光體的作用，同時(shí)錳還是好的脫氧劑和脫硫劑；所用原料硅(Si)在鋼中以固溶體的形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中。它提高鋼中固溶體的強(qiáng)度，能顯著提高鋼的彈性極限、 屈服極限和屈服比，降低碳在鐵素體中的擴(kuò)散速度，增加鋼的回火穩(wěn)定性。同時(shí)，硅含量的 增加可以抑制和延緩碳化物的析出過(guò)程，形成貝氏體組織；所用原料鈰(Ce)能夠改善鋼的 鑄態(tài)組織、細(xì)化晶粒、凈化鋼液、變質(zhì)非金屬夾雜物，改善其形態(tài)及分布規(guī)律，改善韌性及鑄 造性能，提高強(qiáng)度；所用原料硼(B)在鋼中的作用是增加悴透性，微量(0.001%)的硼就可以 使鋼的淬透性成倍的增加；所用原料硫(S)和磷(P)是鋼鐵中的有害雜質(zhì)，硫在鋼中能與鐵 化合，容易導(dǎo)致鋼在高溫下沿晶界開(kāi)裂，磷在低溫時(shí)會(huì)顯著降低鋼的塑形和韌性，所以要盡 可能少。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明的低合金耐磨鋼硬度在50-55HRC，金相組織為馬氏體+貝氏體，在硬度大于 50HRC的情況下，沖擊韌性值可達(dá)25-40J / cm2，抗拉強(qiáng)度1100_1500MPa。因此，這是一種 具有較高硬度，足夠韌性，較高耐磨性的綜合性能優(yōu)良的低合金耐磨材料，可廣泛應(yīng)用于 混砂機(jī)的刮板，拋丸機(jī)的襯板，破碎機(jī)的錘頭，分級(jí)機(jī)的筒篩擋板，輸送螺旋的耐磨塊等多 種工業(yè)耐磨場(chǎng)合，用此配方澆注的輸送螺旋的耐磨塊，使用壽命比原來(lái)提高一倍多，此配 方鋼的合金元素含量較低，而且所加合金元素國(guó)內(nèi)資源豐富，價(jià)格低廉，因此有廣闊的應(yīng)用 前景和推廣意義。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以下將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步描述 實(shí)施例1
按質(zhì)量百分比取 CO. 39%, Sil%, Mnl. 6%, Crl. 5%, BO. 001%, CeO. 02%, P0. 04%, SO. 04%, Fe95. 39%，將上述原料采用中頻或工頻感應(yīng)電爐熔煉，采用稀土鈰孕育處理(由于稀土元 素鈰的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，所以不能在最開(kāi)始冶煉的時(shí)候加入，否則，微量的鈰在高溫下 很快就會(huì)耗損完畢，一般在澆注之前的保溫狀態(tài)時(shí)加入到感應(yīng)電爐內(nèi)，稀土能夠改善鋼的 鑄態(tài)組織、細(xì)化晶粒、凈化鋼液、變質(zhì)非金屬夾雜物，改善其形態(tài)及分布規(guī)律，起微合金化 作用，改善韌性及鑄造性能(抗熱裂性和流動(dòng)性)，由于含量本身比較低，其數(shù)量值一般 取接近于上限值)；出鋼溫度1550-1600°C，澆注溫度1480-1520°C，鑄件需要進(jìn)行熱處理， 880-900°C油冷淬火，然后180-200°C低溫回火，硬度在50-55HRC，金相組織為馬氏體+貝氏 體，在硬度大于50HRC的情況下，沖擊韌性值可達(dá)25-40J / cm2，抗拉強(qiáng)度1100-1500MPa。實(shí)施例2
按質(zhì)量百分比取 C0. 43%, Sil. 5%, Mnl. 9%, Crl. 7%, B0. 002%, CeO. 03%, P0. 04%, SO. 04%, Fe94. 36%，將上述原料采用中頻或工頻感應(yīng)電爐熔煉，采用稀土鈰孕育處理(由于稀土元素 鈰的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，所以不能在最開(kāi)始冶煉的時(shí)候加入，否則，微量的鈰在高溫下很快 就會(huì)耗損完畢，一般在澆注之前的保溫狀態(tài)時(shí)加入到感應(yīng)電爐內(nèi)，稀土能夠改善鋼的鑄態(tài) 組織、細(xì)化晶粒、凈化鋼液、變質(zhì)非金屬夾雜物，改善其形態(tài)及分布規(guī)律，起微合金化作用， 改善韌性及鑄造性能(抗熱裂性和流動(dòng)性)，由于含量本身比較低，其數(shù)量值般取接近于上 限值)；出鋼溫度1550-1600°C，澆注溫度1480-1520°C，鑄件需要進(jìn)行熱處理，880-900°C油 冷淬火，然后180-200°C低溫回火，硬度在50-55HRC，金相組織為馬氏體+貝氏體，在硬度大于50HRC的情況下，沖擊韌性值可達(dá)25-40J / cm2，抗拉強(qiáng)度1100_1500MPa。
實(shí)施例3
按質(zhì)量百分比取 CO. 48%, Si2. 3%, Mn2. 4%, Crl. 9%, BO. 003%, CeO. 04%, P0. 04%, SO. 04%, Fe92. 78%，將上述原料采用中頻或工頻感應(yīng)電爐熔煉，采用稀土鈰孕育處理(由于稀土元素 鈰的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，所以不能在最開(kāi)始冶煉的時(shí)候加入，否則，微量的鈰在高溫下很快 就會(huì)耗損完畢，一般在澆注之前的保溫狀態(tài)時(shí)加入到感應(yīng)電爐內(nèi)，稀土能夠改善鋼的鑄態(tài) 組織、細(xì)化晶粒、凈化鋼液、變質(zhì)非金屬夾雜物，改善其形態(tài)及分布規(guī)律，起微合金化作用， 改善韌性及鑄造性能(抗熱裂性和流動(dòng)性)，由于含量本身比較低，其數(shù)量值一般取上限 或接近于上限值)；出鋼溫度1550-1600°C，澆注溫度1480-1520°C，鑄件需要進(jìn)行熱處理， 880-900°C油冷淬火，然后180-200°C低溫回火，硬度在50-55HRC，金相組織為馬氏體+貝氏 體，在硬度大于50HRC的情況下，沖擊韌性值可達(dá)25-40J / cm2，抗拉強(qiáng)度1100-1500MPa。
權(quán)利要求
一種低合金耐磨鋼，其特征在于所述低合金耐磨鋼包括下述質(zhì)量百分比的原料，其中C 0.38 0.48%，Si 0.9 2.5%，Mn1.5 2.5%，Cr1.4 2.0%，B0.0008－0.003%，Ce0.01－0.04%，P≤0.04%，S≤0.04%，余量為Fe。
全文摘要
一種低合金耐磨鋼，所述低合金耐磨鋼包括下述質(zhì)量百分比的原料其中C0.38-0.48%，Si0.9-2.5%，Mn1.5-2.5%，Cr1.4-2.0%，B0.0008－0.003%，Ce0.01－0.04%，P≤0.04%，S≤0.04%，余量為Fe。本發(fā)明的耐磨鋼具有較高硬度，足夠韌性,較高耐磨性的綜合性能優(yōu)良的低合金耐磨材料，可廣泛應(yīng)用于混砂機(jī)的刮板，輸送螺旋的耐磨塊、拋丸機(jī)的襯板，破碎機(jī)的錘頭，分級(jí)機(jī)的筒篩擋板等多種工業(yè)耐磨場(chǎng)合，用此配方澆注的輸送螺旋的耐磨塊，使用壽命比原來(lái)提高一倍多，此配方鋼的合金元素含量較低，而且所加合金元素國(guó)內(nèi)資源豐富，價(jià)格低廉。
文檔編號(hào)C22C38/38GK101984122SQ201010575998
公開(kāi)日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者歷長(zhǎng)云, 王有超, 王海燕, 米國(guó)發(fā), 范廣新, 鄭喜平 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)