本發(fā)明涉及耐磨材料
技術領域：
，具體涉及一種含氮高鉻耐磨鋼及其制備工藝。
背景技術：
：磨損是工件失效的主要形式之一，磨損造成了能源和原材料的大量消耗，根據不完全統(tǒng)計，能源的1/3到1/2消耗于摩擦與磨損。在工業(yè)領域中磨料磨損和粘著磨損在工件磨損失效中占有最大比例，而沖蝕、腐蝕、疲勞、微動等磨損失效方式由于往往產生在一些重要構件的運行中，故日益受到重視。近年來鋼鐵材料的強化技術發(fā)展很快，有關新技術、新工藝層出不窮，針對不同需要調節(jié)組分的種類和含量，采用滲碳、碳氮共滲、滲氮等工藝提高鋼件在各種類型磨損條件下的耐磨性。在中國公開的專利申請CN104131214A中針對鑄鐵件耐磨性差的問題提出了一種改進耐磨鑄鐵配料工藝，其通過鉻、錳促使碳化物的形成，鉬、釩進一步穩(wěn)定碳化物，鎳促進基體奧氏體化，并在熱處理后形成斷續(xù)粒狀馬氏體，奧氏體韌性增強，提高了耐磨性。雖然現有技術在一定程度上提高了耐磨性，但是其雜質元素含量高，不利于總體機械性能的提高，且其含碳量較高導致固溶合金元素含量低，淬透性差，在淬火時，過量的碳會使得奧氏體粗化。技術實現要素：針對上述存在的問題，本發(fā)明提出了一種韌性強、耐磨蝕性高的含氮高鉻耐磨鋼及其制備工藝。為了實現上述的目的，本發(fā)明采用以下的技術方案：一種含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳1.95-2.08％、硅1.24-1.35％、鉻23.5-24.8％、銅0.4-0.45％、硼0.08-0.13％、氮0.15-0.2％、鎳1.2-1.4％、鉬0.11-0.14％、鈧0.005-0.009％、錳0.25-0.4％、磷≤0.02％、硫≤0.02％、余量為鐵。優(yōu)選的，含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳2-2.08％、硅1.3-1.35％、鉻24-24.8％、銅0.42-0.45％、硼0.1-0.13％、氮0.18-0.2％、鎳1.3-1.4％、鉬0.12-0.14％、鈷0.007-0.009％、錳0.32-0.4％、磷≤0.02％、硫≤0.02％、余量為鐵。優(yōu)選的，含氮高鉻耐磨鋼的制備工藝，其特征在于，制備步驟如下：1)將鐵、錳、鉻加熱至1260-1300℃，然后加入硅、鎳、鉬、鈧、氮，繼續(xù)升溫至熔融，進行成分分析、調整；2)調節(jié)溫度為1550-1560℃后進行氧化處理，然后加入硼進行一次變質；3)噴灑焦炭粉起泡出渣，扒渣，然后加入孕育劑進行二次變質，保溫30-35min；4)將銅納入鋼包底部，然后調節(jié)鋼液溫度為1460-1480℃，出鋼；5)待鋼包內的鋼液降溫至1380-1400℃時澆注得初產品；6)先將初產品升溫至620-630℃，保溫1.5-2h，進行一次淬火，降溫至室溫后，再升溫至920-930℃進行二次淬火，保溫2-2.5h，然后降溫至室溫；7)將步驟6)中淬火后的初產品進行回火處理，升溫至380-390℃，保溫3-4h，然后降溫至室溫。優(yōu)選的，原料中錳、鉻、硅、鎳、鉬、鈧、氮、銅以錳鐵合金、鉻鐵合金、氮化硅鐵、鉬鐵合金、鎳鐵合金、鈧鐵合金、電解銅的方式加入。優(yōu)選的，步驟3)中的孕育劑為含鋯硅鐵孕育劑。優(yōu)選的，采用中頻感應電爐，且電爐中通入氮氣。優(yōu)選的，步驟6)中升溫速度為115℃/h，降溫速度為130℃/h。優(yōu)選的，步驟6)中一次淬火為空冷淬火，二次淬火為PAG淬火劑淬火。優(yōu)選的，步驟7)中升溫速度為180℃/h，降溫速度為120℃/h。由于采用上述的技術方案，本發(fā)明的有益效果是：高鉻可以提高淬透性、耐磨性，在高溫通氮氣的條件下，鈧元素可均勻分散到合金中，強韌性顯著增強，且添加氮元素有利于生成金屬氮化物，強化硬度。淬火處理采用兩次淬火的方式，最終基體中86％的奧氏體轉化為馬氏體，耐磨性能顯著提高，且在淬火過程中，網狀碳化物的生成率為2.3％，組織晶粒細化度高。鉻能提高鋼的耐磨性和淬透性，還能阻止石墨化；硅、鉻有良好的抗氧化性和耐蝕性；硅、錳有利于減少網狀碳化物的形成，且適量提高硅含量可以鋼的穩(wěn)定性和抗疲勞性。具體實施方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。基于本發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1：一種含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳2.05％、硅1.27％、鉻23.8％、銅0.42％、硼0.09％、氮0.18％、鎳1.25％、鉬0.13％、鈷0.007％、錳0.28％、磷0.015％、硫0.017％、余量為鐵。含氮高鉻耐磨鋼的制備工藝，其制備步驟如下：1)將鐵、錳、鉻加熱至1280℃，然后加入硅、鎳、鉬、鈧、氮，繼續(xù)升溫至熔融，進行成分分析、調整；2)調節(jié)溫度為1555℃后進行氧化處理，然后加入硼進行一次變質；3)噴灑焦炭粉起泡出渣，扒渣，然后加入孕育劑進行二次變質，保溫30min；4)將銅納入鋼包底部，然后調節(jié)鋼液溫度為1460℃，出鋼；5)待鋼包內的鋼液降溫至1385℃時澆注得初產品；6)先將初產品升溫至625℃，保溫1.8h，進行一次淬火，降溫至室溫后，再升溫至925℃進行二次淬火，保溫2.3h，然后降溫至室溫；7)將步驟6)中淬火后的初產品進行回火處理，升溫至385℃，保溫3.2h，然后降溫至室溫。實施例2：一種含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳2.08％、硅1.3％、鉻24.2％、銅0.45％、硼0.08％、氮0.17％、鎳1.36％、鉬0.14％、鈷0.006％、錳0.3％、磷0.013％、硫0.012％、余量為鐵。含氮高鉻耐磨鋼的制備工藝，其制備步驟如下：1)將鐵、錳、鉻加熱至1300℃，然后加入硅、鎳、鉬、鈧、氮，繼續(xù)升溫至熔融，進行成分分析、調整；2)調節(jié)溫度為1550℃后進行氧化處理，然后加入硼進行一次變質；3)噴灑焦炭粉起泡出渣，扒渣，然后加入孕育劑進行二次變質，保溫32min；4)將銅納入鋼包底部，然后調節(jié)鋼液溫度為1468℃，出鋼；5)待鋼包內的鋼液降溫至1396℃時澆注得初產品；6)先將初產品升溫至628℃，保溫1.6h，進行一次淬火，降溫至室溫后，再升溫至926℃進行二次淬火，保溫2.2h，然后降溫至室溫；7)將步驟6)中淬火后的初產品進行回火處理，升溫至387℃，保溫3.5h，然后降溫至室溫。實施例3：一種含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳1.95％、硅1.32％、鉻24.6％、銅0.43％、硼0.13％、氮0.2％、鎳1.4％、鉬0.11％、鈷0.009％、錳0.32％、磷0.016％、硫0.02％、余量為鐵。含氮高鉻耐磨鋼的制備工藝，其制備步驟如下：1)將鐵、錳、鉻加熱至1260℃，然后加入硅、鎳、鉬、鈧、氮，繼續(xù)升溫至熔融，進行成分分析、調整；2)調節(jié)溫度為1558℃后進行氧化處理，然后加入硼進行一次變質；3)噴灑焦炭粉起泡出渣，扒渣，然后加入孕育劑進行二次變質，保溫35min；4)將銅納入鋼包底部，然后調節(jié)鋼液溫度為1470℃，出鋼；5)待鋼包內的鋼液降溫至1395℃時澆注得初產品；6)先將初產品升溫至630℃，保溫1.5h，進行一次淬火，降溫至室溫后，再升溫至930℃進行二次淬火，保溫2.5h，然后降溫至室溫；7)將步驟6)中淬火后的初產品進行回火處理，升溫至388℃，保溫3.8h，然后降溫至室溫。實施例4：一種含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳2％、硅1.35％、鉻24％、銅0.42％、硼0.1％、氮0.16％、鎳1.3％、鉬0.12％、鈷0.008％、錳0.4％、磷0.02％、硫0.018％、余量為鐵。含氮高鉻耐磨鋼的制備工藝，其制備步驟如下：1)將鐵、錳、鉻加熱至1270℃，然后加入硅、鎳、鉬、鈧、氮，繼續(xù)升溫至熔融，進行成分分析、調整；2)調節(jié)溫度為1560℃后進行氧化處理，然后加入硼進行一次變質；3)噴灑焦炭粉起泡出渣，扒渣，然后加入孕育劑進行二次變質，保溫32min；4)將銅納入鋼包底部，然后調節(jié)鋼液溫度為1480℃，出鋼；5)待鋼包內的鋼液降溫至1398℃時澆注得初產品；6)先將初產品升溫至622℃，保溫1.8h，進行一次淬火，降溫至室溫后，再升溫至928℃進行二次淬火，保溫2.2h，然后降溫至室溫；7)將步驟6)中淬火后的初產品進行回火處理，升溫至383℃，保溫4h，然后降溫至室溫。實施例5：一種含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳2.04％、硅1.24％、鉻23.5％、銅0.4％、硼0.12％、氮0.15％、鎳1.25％、鉬0.12％、鈷0.006％、錳0.35％、磷0.018％、硫0.015％、余量為鐵。含氮高鉻耐磨鋼的制備工藝，其制備步驟如下：1)將鐵、錳、鉻加熱至1280℃，然后加入硅、鎳、鉬、鈧、氮，繼續(xù)升溫至熔融，進行成分分析、調整；2)調節(jié)溫度為1558℃后進行氧化處理，然后加入硼進行一次變質；3)噴灑焦炭粉起泡出渣，扒渣，然后加入孕育劑進行二次變質，保溫33min；4)將銅納入鋼包底部，然后調節(jié)鋼液溫度為1460-1475℃，出鋼；5)待鋼包內的鋼液降溫至1380℃時澆注得初產品；6)先將初產品升溫至620℃，保溫1.5h，進行一次淬火，降溫至室溫后，再升溫至920℃進行二次淬火，保溫2.4h，然后降溫至室溫；7)將步驟6)中淬火后的初產品進行回火處理，升溫至380℃，保溫3.6h，然后降溫至室溫。實施例6：一種含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳2.02％、硅1.25％、鉻24.8％、銅0.45％、硼0.09％、氮0.16％、鎳1.2％、鉬0.14％、鈷0.005％、錳0.25％、磷0.014％、硫0.014％、余量為鐵。含氮高鉻耐磨鋼的制備工藝，其制備步驟如下：1)將鐵、錳、鉻加熱至1270℃，然后加入硅、鎳、鉬、鈧、氮，繼續(xù)升溫至熔融，進行成分分析、調整；2)調節(jié)溫度為1550℃后進行氧化處理，然后加入硼進行一次變質；3)噴灑焦炭粉起泡出渣，扒渣，然后加入孕育劑進行二次變質，保溫30min；4)將銅納入鋼包底部，然后調節(jié)鋼液溫度為1462℃，出鋼；5)待鋼包內的鋼液降溫至1390℃時澆注得初產品；6)先將初產品升溫至626℃，保溫2h，進行一次淬火，降溫至室溫后，再升溫至922℃進行二次淬火，保溫2h，然后降溫至室溫；7)將步驟6)中淬火后的初產品進行回火處理，升溫至390℃，保溫3.6h，然后降溫至室溫。實施例7：一種含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳1.98％、硅1.32％、鉻24.5％、銅0.43％、硼0.1％、氮0.18％、鎳1.28％、鉬0.11％、鈷0.007％、錳0.326％、磷0.016％、硫0.016％、余量為鐵。含氮高鉻耐磨鋼的制備工藝，其制備步驟如下：1)將鐵、錳、鉻加熱至1290℃，然后加入硅、鎳、鉬、鈧、氮，繼續(xù)升溫至熔融，進行成分分析、調整；2)調節(jié)溫度為1560℃后進行氧化處理，然后加入硼進行一次變質；3)噴灑焦炭粉起泡出渣，扒渣，然后加入孕育劑進行二次變質，保溫35min；4)將銅納入鋼包底部，然后調節(jié)鋼液溫度為1473℃，出鋼；5)待鋼包內的鋼液降溫至1400℃時澆注得初產品；6)先將初產品升溫至630℃，保溫1.6h，進行一次淬火，降溫至室溫后，再升溫至928℃進行二次淬火，保溫2h，然后降溫至室溫；7)將步驟6)中淬火后的初產品進行回火處理，升溫至384℃，保溫3h，然后降溫至室溫。將本發(fā)明實施例的產品進行性能測試，數據如下：抗拉強度/Mpa屈服強度/MpaHRC/度延伸率/％實施例11780135553.418實施例21740138052.616實施例31780140553.519實施例41830144054.222實施例51760134053.317實施例61750139053.316實施例71820141554.120平均值17801389.353.518.3以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。當前第1頁1 2 3