專利名稱：一種低碳低合金鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種經(jīng)淬火、不回火處理的低碳合金鋼，可代替我國傳統(tǒng)耐磨材料高錳鋼(Mn13)，也可以代替日本淬火回火處理的低、中碳低合金鋼和高鉻鑄鋼，性能明顯優(yōu)于這些鋼種(見表1)，用做顎式破碎機(jī)顎板、球磨機(jī)襯板與反擊式破碎機(jī)板錘。
高碳高錳的鑄造奧氏體鋼-高錳鋼(Mn 13)，是國內(nèi)主要應(yīng)用的巖石破碎耐磨鋼種。高錳鋼具有很高的沖擊韌性和顯著的表面形變強(qiáng)化能力，適用于表面能產(chǎn)生強(qiáng)烈壓縮變形而形成表面強(qiáng)化層的工作條件。但是高錳鋼的表面形變硬化層僅有0.5mm厚，表面0.1mm處硬度為Rc52(HB507)，表面0.5mm處硬度為Rc39(HB380)，心部的硬度僅有Rc20左右(HB179-230)。因此，在強(qiáng)烈磨粒磨損情況下，高錳鋼的耐磨性能相當(dāng)差。我國礦山工業(yè)與建材工業(yè)(水泥、玻璃，耐火材料等)每年耗損高錳鋼達(dá)數(shù)百萬噸之多。1985年，我國水泥工業(yè)消耗耐磨材料29萬噸，按當(dāng)時(shí)的價(jià)格計(jì)算為五億元人民幣。我國水泥工業(yè)設(shè)備磨損停機(jī)時(shí)間占總停機(jī)時(shí)間50～55%，設(shè)備磨損停機(jī)年減少水泥140萬噸，產(chǎn)值達(dá)1.1億元人民幣如果耐磨材料的壽命能夠提高1倍，我國水泥工業(yè)年增加產(chǎn)值3億5千萬元(按1985年價(jià)格計(jì)算)。因此，研制與推廣新型高效耐磨材料，對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)有巨大的作用。
新型耐磨材料的研究，是國內(nèi)外材料科學(xué)界廣為重視的研究課題。取代高錳鋼的新型耐磨材料，主要有三種類型。第一種類型是加入鉻(Cr)、鉬(Mo)、釩(V)、鎢(W)、或鈦(Ti)等合金元素的合金高錳鋼，這種材料的耐磨性比高錳鋼有一定的提高。第二種類型是高鉻鑄鋼或高鉻鑄鐵，其含碳量高達(dá)1-5.5%，含鉻量達(dá)13-35%。這種材料的耐磨性很高，但是沖擊韌性很低，生產(chǎn)成本也比較高。第三種類型是低合金鋼系列，以鉻、鉬為主要合金元素。這類材料有較好的耐磨性與較好的沖擊韌性。
本發(fā)明綜合分析了國外的各類新型耐磨材料，研制了以最便宜的合金元素錳(2-5.5%Mn)為主要合金元素的低中碳系列低合金鋼耐磨鋼種。錳是顯著提高鋼淬透性的合金元素，但是材料科學(xué)界傳統(tǒng)認(rèn)為結(jié)構(gòu)鋼中錳的含量不應(yīng)超過2.0%。傳統(tǒng)認(rèn)為錳增加鋼的回火脆性、冷脆性與過熱敏感性而降低沖擊韌性。其次認(rèn)為錳增加淬火組織中的殘余奧氏體使鋼的耐磨性下降，這些是世界各國的鋼號(hào)手冊(cè)中沒有含錳量高于2%進(jìn)行淬火處理的結(jié)構(gòu)鋼或耐磨鋼的重要原因。研究表明，在幾種合金元素同時(shí)存在的情況下，較高含錳量的結(jié)構(gòu)鋼具有很高的淬透性與優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，淬火低溫回火處理并未顯示出回火脆性，也不存在過熱敏感性與低溫脆性。中低碳錳鋼中的殘余奧氏體主要以薄膜狀存在于馬氏體之間，這種形態(tài)殘余奧氏體使沖擊韌性、斷裂韌性、疲勞抗力與耐磨性得到改善。
國際上有日本經(jīng)淬火、回火處理的低中碳低合金鋼和高鉻鑄鋼用作顎板和襯板，前者淬透性和耐磨性較差，后者沖擊韌性較差而且成本高。
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉，且有較高綜合性能用于顎式破碎機(jī)顎板、球磨機(jī)襯板及反擊式破碎機(jī)板錘等，經(jīng)淬火不回火處理的低碳低合金鋼。
顎式破碎機(jī)顎板、球磨機(jī)襯板與反擊式破碎機(jī)板錘，主要是磨料磨損失效與斷裂失效，提高材料的磨損抗力與保持較好的沖擊韌性是增加顎板、襯板與板錘壽命的必要措施。
我們的研究表明(本發(fā)明構(gòu)成)含有2.00～3.5%Mn，1.10～1.45%Si，0.25～0.35%C，≤0.035%P，≤0.035%S，0.80～1.20%Cr或0.20～0.40%Mo的低碳低合金鋼經(jīng)退火(900℃)，淬火(880～900℃，油淬)機(jī)械性能可達(dá)到σb≥1600N/mm2，ak＞50J/cm2，心表的硬度HRc 45～55。其Mn的優(yōu)先選擇范圍為2.50～3.00%。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于具有相當(dāng)高的耐磨性與良好的沖擊韌性，是取代高錳鋼的理想耐磨材料。價(jià)格低廉是低中碳錳合金鋼的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。我們的研究表明，淬火處理的低中碳鋼中，錳所形成的殘余奧氏體主要以100A厚的馬氏體間薄膜狀殘余奧氏體形式存在。研究表明，這種材料在淬火過程中存在自發(fā)回火現(xiàn)象，可以省去人為回火處理工序。本發(fā)明的另一突出優(yōu)點(diǎn)是具有很高的淬透性(與國外低合金鋼相比較)，材料的淬透性可達(dá)100mm以上。
實(shí)施例見表2。
權(quán)利要求
1.一種低碳低合金鋼，其特征在于含有2.00～3.50%Mn，1.10～1.45%Si，0.25～0.35%C，≤0.035%P，≤0.035%S。
2.按照權(quán)利要求1所述的低碳低合金鋼，其特征在于含0.8～1.2%Cr。
3.按照權(quán)利要求1所述的低碳低合金鋼，其特征在于含0.20～0.40%Mo。
4.按照權(quán)利要求1所述的低碳低合金鋼，其特征在于優(yōu)先選擇2.50～3.00%Mn。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種經(jīng)淬火不回火處理的低碳低合金鋼，可代替我國傳統(tǒng)耐磨材料高錳鋼，也可代替日本淬火回火處理的中碳合金鋼和高鉻鑄鋼，性能明顯優(yōu)于這些鋼種，ak＞50J/cm
文檔編號(hào)C22C38/12GK1050567SQ8910728
公開日1991年4月10日 申請(qǐng)日期1989年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月28日
發(fā)明者齊靖遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:齊靖遠(yuǎn)