一種破碎機(jī)用中合金超高強(qiáng)韌性襯板及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于選礦設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種破碎機(jī)用中合金超高強(qiáng)韌性襯板及制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圓錐破碎機(jī)的襯板，一般采用高錳鋼及改性高錳鋼、碳合金鋼和含鉻鑄鐵，在強(qiáng)烈 的沖擊負(fù)荷下，在其表面形成硬化性和耐磨的韌性。但是在細(xì)破階段由于沖擊載荷較小，在 弱沖擊載荷作用下，高錳鋼并不耐磨。
[0003]礦山用圓錐破碎機(jī)襯板的使用工礦條件惡劣，既受沖擊又受磨損。國(guó)內(nèi)外近年圓 錐破碎機(jī)中現(xiàn)用各種材質(zhì)襯板使用效果均不理想，主要表現(xiàn)為壽命較短。常用襯板材質(zhì)高 錳鋼以及超高錳鋼韌性有余，硬度、耐磨、耐腐蝕性不足；低合金鋼韌性與耐蝕性不夠；高 鉻鑄鐵耐磨性好，但韌性不足；以致襯板的使用壽命很短。目前礦石品位降低，其硬度增加， 需要襯板要有足夠的硬度和韌性，才能保證壽命；一般認(rèn)為理想材質(zhì)的硬度需達(dá)到HRC50， 韌性也達(dá)到50J/cm2以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種破碎機(jī)用中合金超高強(qiáng)韌性襯板及制備方法，通過合 理的成分設(shè)計(jì)和熱處理工藝設(shè)計(jì)提供一種成本低廉、性能優(yōu)異、工藝簡(jiǎn)單的破碎機(jī)襯板。
[0005] 本發(fā)明破碎機(jī)用中合金超高強(qiáng)韌性襯板化學(xué)成分的重量百分比為： C0. 25%~0, 45%,SiI. 0%~1. 5%,Cr0. 5%~1. 6%,MnI. 8%~2.2%,Mo0. 3%~0. 5%,B 0? 002%~0. 004%，Nb0? 03%~0. 05%，Ti0? 01%~0. 03%，RE彡 0? 4%，余量為鐵及不可避免雜質(zhì)。
[0006]本發(fā)明破碎機(jī)用中合金超高強(qiáng)韌性襯板化學(xué)成分的作用為： C:碳是貝氏體鋼獲得良好強(qiáng)韌性匹配和綜合力學(xué)性能最重要的元素。碳在鋼中與其他 合金元素形成的碳化物固溶于鐵素體中強(qiáng)化基體，使鋼的強(qiáng)度和硬度都大幅度提高，從而 提高鋼的耐磨性。碳含量過高，材料的硬度、耐磨性會(huì)相應(yīng)提高，但熱處理時(shí)容易形成裂紋， 材料脆性大；碳含量過低，鑄件淬火后硬度低、耐磨性不佳。
[0007]Si:娃是固溶強(qiáng)化元素，可阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，使貝氏體轉(zhuǎn)變C曲線右移，使貝 氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生在更低的溫度。硅具有良好的脫氧能力，提高鋼的強(qiáng)度、耐磨性和屈服強(qiáng)度。 同時(shí)硅能阻礙回火過程中碳化物晶核的形成和長(zhǎng)大，抑制回火脆性，在鐵素體前沿不析出 碳化物，增加了殘余奧氏體的穩(wěn)定性，提高馬氏體的回火穩(wěn)定性。但硅過量會(huì)出現(xiàn)塊狀鐵素 體，使韌性降低，中等含量的硅對(duì)于保證韌性是最適合的。
[0008]Cr:絡(luò)在鋼中能提高鋼的淬透性及回火穩(wěn)定性，使F-P轉(zhuǎn)變曲線與貝氏體轉(zhuǎn)變曲 線分離。鉻既能固溶于鐵素體中，又能與鋼中的碳形成多種碳化物，改善鋼的抗氧化性能， 提高鋼的耐磨性。在鉻含量小于2%時(shí)，可以提高鋼的塑性，過高的鉻會(huì)增加回火脆性。
[0009]Mn:錳大部分溶入鐵素體，強(qiáng)化基體，提高強(qiáng)度、淬透性和耐磨性，還能減緩珠光體 轉(zhuǎn)變時(shí)合金滲碳體的形核與長(zhǎng)大，可有效提高奧氏體的穩(wěn)定性，從而提高材料的韌性。一定 含量的錳與硼配合，可凸出貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在較大冷速范圍內(nèi)獲得貝氏體。同時(shí)錳的價(jià)格相 對(duì)低廉，可以通過提高猛含量來降低鉬量。
[0010]Mo:鉬能顯著提高材料的淬透性，固溶強(qiáng)化基體，細(xì)化晶粒，與Cr、Mn混合使用時(shí) 能減少回火脆性，增強(qiáng)材料的韌性和抗疲勞能力。經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火和回火熱處理后，可以獲得 優(yōu)良的力學(xué)性能。但為了控制合金不宜加入過多，一般在1%左右。
[0011]B:極少量的硼就能使高溫轉(zhuǎn)變區(qū)大大推遲且使貝氏體區(qū)變得扁平。向貝氏體鋼中 加入微量B元素能明顯提高淬透性并改善韌性，B與Mo復(fù)合作用使過冷奧氏體向鐵素體的 等溫轉(zhuǎn)變曲線進(jìn)一步右移，使貝氏體轉(zhuǎn)變開始線明顯突出。但是，B是一個(gè)化學(xué)性質(zhì)比較活 潑的元素，容易形成硼化物偏聚在晶界，降低鋼的韌性。當(dāng)B含量大于0. 006%時(shí)，易析出粗 大的Fe23 (CB) 6，將引起硼脆。
[0012] Nb、Ti:鈮可提高貝氏體基體強(qiáng)度，和硼之間相互促進(jìn)，使得復(fù)合加入比單獨(dú)加 入鈮或硼更能發(fā)揮作用，微量鈮的加入，在基體中產(chǎn)生大量彌散分布的難溶的碳氮化物 Nb(CN)，在回火過程中釘扎位錯(cuò)，使得位錯(cuò)不容易恢復(fù)和消失，保證基體的強(qiáng)度；Nb和B等 復(fù)合加入，降低貝氏體的轉(zhuǎn)變溫度，進(jìn)一步細(xì)化組織，提高基體中位錯(cuò)密度；鈦是強(qiáng)碳化物 形成元素，細(xì)化晶粒效果非常明顯，可以消除一般熱處理無法消除的一次結(jié)晶和晶界元素 偏析，降低鋼的回火脆性，亦可提高淬透性，代替部分貴重元素。但過高的鈮、鈦會(huì)導(dǎo)致粗大 夾雜物形成。
[0013]RE:RE可改善鑄態(tài)結(jié)晶組織，細(xì)化晶粒，增加鋼的致密度，改善夾雜物性質(zhì)、形態(tài) 和分布，降低有害雜質(zhì)元素在晶界的偏析程度，使鋼的韌性得到提高，對(duì)鋼的耐蝕性也有一 定的影響。稀土的加入方法和加入量對(duì)鋼性能有很大的影響，加入過量可能惡化鋼的性能。 變質(zhì)劑在出鋼前IOmin將已預(yù)熱的稀土變質(zhì)劑0. 4%鋼液重量)加入鋼包底部稀土的加 入量一般依據(jù)[RE]/[S]的比值和稀土回收率確定，回收率在10%~30%之間。由經(jīng)驗(yàn)公式 [RE]/[S]=2. 0~2. 5,計(jì)算出稀土加入量=0? 4%。
[0014]本發(fā)明破碎機(jī)用中合金超高強(qiáng)韌性襯板的制備方法。
[0015] 在真空感應(yīng)爐將純鐵熔化，在1500~1550°C出鋼，出鋼前向真空感應(yīng)爐中加入合金 進(jìn)行合金化，同時(shí)進(jìn)行脫硫、脫氧、檢測(cè)并調(diào)整化學(xué)元素成分含量，出鋼前十分鐘加入Y基 重稀土變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理；當(dāng)溫度在真空感應(yīng)爐中降到1450~1470°C時(shí)，澆注入砂型模 具型腔中；澆鑄結(jié)束后自然冷卻I. 5h~2h，冷卻后開箱并對(duì)鑄件進(jìn)行清理。以80~100°C/h 的速度將鑄件從常溫加熱到550~650°C，以襯板的最大處厚度決定保溫時(shí)間，保溫l~2h，再 以150 ~200°C/h的速度加熱到900~950°C，以襯板的最大處厚度決定保溫時(shí)間，保溫2~5h， 之后空冷或油淬，回火溫度為300~350°C，以襯板的最大處厚度決定保溫時(shí)間，保溫3~6h， 回火后取出鑄件空冷即可。
[0016]所述襯板組織的體積百分比為50%~55%下貝氏體、40%~45%板條狀馬氏體以及5% 以下的殘余奧氏體。
[0017] 本發(fā)明的有益效果，破碎機(jī)襯板其表面硬度可以達(dá)到50~51HRC，硬度分布均勻， 沖擊韌性在100J/cm2~300J/cm2之間，抗拉強(qiáng)度均達(dá)到1500MPa以上，達(dá)到超高強(qiáng)度鋼的要 求。生產(chǎn)工藝易操