專利名稱：中合金變質(zhì)耐磨鑄鋼的制作方法
一種中合金鑄鋼，屬于高耐磨鋼。適用于球磨機(jī)襯板的制造。
我國的球磨機(jī)襯板大多數(shù)是用傳統(tǒng)的高錳鋼鑄造的，它的磨耗很高，每年有數(shù)十萬噸計的鋼鐵永久性的消耗于被研磨的物料中。由國外進(jìn)口的球磨機(jī)襯板雖然耐磨，但又不能長期靠進(jìn)口襯板維持生產(chǎn)。有鑒于此，國家建材局中國建材機(jī)械工業(yè)公司于1983年向唐山水泥機(jī)械廠下達(dá)研制大型球磨機(jī)襯板新材質(zhì)，以改變現(xiàn)有狀態(tài)。經(jīng)過兩年研制與工業(yè)試型，確定牌號為ZG42Cr2MnSi2MoCe。其化學(xué)成份是C0.38～0.48，Cr1.80～2.20，Mn0.80～1.10，Si1.50～1.80，Mo0.20～0.50，Ce0.05～0.08，P、S均小于等于0.035。
本耐磨鋼經(jīng)淬火與回火后金相組織為具有球化夾雜物的馬氏體。其機(jī)械性能為硬度HRC51-57，沖擊韌性ak≥21.6J/cm2，抗拉強(qiáng)度ob≥1373N/mm2。是具有高硬度、高韌性、高抗磨的實用新鋼種。
本耐磨鋼曾與日本石川島重工業(yè)公司輸入到我國冀東水泥廠的大型球磨機(jī)襯板作過同工況條件下的對比實驗，結(jié)果是本耐磨鋼襯板比日本kx-601鋼襯板更耐磨。在磨制同等水泥時，本耐磨鋼為kx-601鋼襯板耐磨性的1.59倍。在耐沖擊性能上，本耐磨鋼比日本cc20及AM-18耐磨鋼更好。該兩種鋼的ak值均不大于19.6J/cm2，本耐磨鋼比其高。
本耐磨鋼的化學(xué)成份設(shè)計，是在鐵碳合金中加入硅、鉻、錳、鉬合金，并加入適量的稀土元素鈰為變質(zhì)劑，使鋼的耐磨損抗沖擊性能增高。各種元素與合金在鋼種中的作用如下碳，是影響鋼性的主導(dǎo)元素，在一定含碳量范圍內(nèi)，碳份增加強(qiáng)度，硬度及耐磨性增加。當(dāng)含碳量大于0.5時，鋼的脆性增加，韌性下降;當(dāng)含碳量小于0.4時，磨耗顯著下降，因此確定含碳量為0.38-0.48%。
鉻，能顯著提高鋼的淬透性，固溶強(qiáng)化基體，提高鋼的硬度與耐磨性。當(dāng)鉻含量小于1.5%時，馬氏體鋼有磨耗下降的趨勢;當(dāng)大于2.5%時，會增加殘余奧氏體使磨耗下降。故確定其含量為1.80-2.20%。
錳，能提高淬透性增加強(qiáng)度與硬度，并有脫硫作用，為了使用錳量不致促使晶粒長大造成韌性下降，限定含量在0.80-1.10%之間。
硅，有使回火脆性向高溫移動提高強(qiáng)度等作用，但當(dāng)含量超過2%時會降低塑性促進(jìn)脫碳。所以定量為1.50-1.80%。
鉬，可提高淬透性與回火穩(wěn)定性，提高硬度改進(jìn)沖擊韌性，抑制回火脆性。還可細(xì)化晶粒，提高抗磨性，由于鉬含量過高時會導(dǎo)致回火脆性增加且易脫碳，故定量為0.2-0.5%。
本耐磨鋼與眾不同處在于鋼中加入微量的鈰(Ce)，目的在于凈化晶界細(xì)化晶粒，改變夾雜物的形態(tài)與分布，以提高鋼的強(qiáng)度與耐磨性。鈰與硫結(jié)合所生成的硫化物為球狀它均勻彌撒于基體上，改變了未加入鈰時的片角狀夾雜物的不均勻分布狀態(tài)，從而達(dá)到變質(zhì)目的。由于鈰超量后會產(chǎn)生脆性，因此定量為0.05-0.08%之間。
硫、磷，是由原料中帶入鋼的有害雜質(zhì)，易產(chǎn)生偏析與晶界脆性，故控制其含量不大于0.035%。
本鋼種的組織設(shè)計上述化學(xué)成份經(jīng)感應(yīng)電爐熔煉后，鋼的鑄態(tài)組織為粗片狀珠光體，經(jīng)退火后為細(xì)片狀珠光體。經(jīng)退900-940℃淬火與230-270℃回火，獲得板條狀馬氏體。見附圖。
由于在熔煉后期加入鈰，使鋼中片角狀夾雜物變成球狀，如附圖。由此達(dá)到了預(yù)計的變質(zhì)轉(zhuǎn)化。使鋼的硬度、韌性、耐磨性均有提高。
ZG42Cr2MnSi2MoCe中加入鈰的方式為罐裝強(qiáng)制加入法。在終煉脫氧后將鈰罐強(qiáng)制加入鋼液中，同時充分?jǐn)嚢枰蕴岣咪搶︹嫷奈章始胺植季鶆蛐?。?jīng)測定吸收率為50%。使用的商品鈰純度為99.5%。經(jīng)過變質(zhì)處理的該中合金鑄鋼流動性好，微合金化作用顯著，鑄件表面光滑。


圖1為采用本發(fā)明技術(shù)后所獲得的板條馬氏體照片，在基體中均勻分布著的球狀雜夾物為鈰變質(zhì)轉(zhuǎn)化生成，照片放大為400x。
使用本耐磨鋼鑄造的鑄件經(jīng)濟(jì)性好，由于它的壽命比同類鑄件高59%，而售價僅為進(jìn)口產(chǎn)品的十二分之一。
我國稀土資源豐富，鈰合金可以滿足大批生產(chǎn)所需。廣泛應(yīng)用本耐磨鋼可以收到節(jié)材、節(jié)能、節(jié)匯、提高產(chǎn)品質(zhì)量等綜合效益。
權(quán)利要求
1.一種中合金變質(zhì)耐磨鑄鋼，其特征在于它是具有球化夾雜物的馬氏體金相組織，牌號為ZG42 Cr2 MnSi2MoCe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的中合金變質(zhì)耐磨鑄鋼中所加入的變質(zhì)劑為稀土鈰，加入方式為罐裝強(qiáng)制置入式。
全文摘要
一種中合金耐磨鑄鋼，具有耐磨損、抗沖擊、強(qiáng)韌性、防變形等優(yōu)點。它適用于制造大型球磨機(jī)的襯板。
文檔編號C22C38/34GK1030614SQ8710372
公開日1989年1月25日 申請日期1987年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月10日
發(fā)明者王定祥, 梁士存, 賈存玉, 王云飛, 尚德璞 申請人:唐山水泥機(jī)械廠