[發明專利]一種中低合金耐磨鋼及其制備方法

無效

• 申請號: 201110276071.0
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102304672A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 南紅艷;鄭喜平;劉志強;曹建彬;李啟民;米國發
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C22C38/32
• 分類號: C22C38/32;C22C33/04
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 王慶海;王宇楊

技術領域

本發明涉及一種耐磨金屬材料，具體說是涉及一種中低合金耐磨鋼及其制備方法。

背景技術

目前，關于耐磨鋼鐵材料的研究已經相當廣泛，特別是近二十年來，國內外根據用途和資源狀況開發了一系列耐磨鋼鐵品種，已經廣泛地應用于冶金、礦山、交通、電力、煤炭、建材等各個工業門中，許多工件及設備由于磨損而迅速失效，從而造成了大量的經濟損失。因此，高壽命鋼鐵耐磨材料的研制和使用，一直是企業和科研單位共同關注的重要課題。

常用的耐磨鋼鐵材料主要包括：高錳鋼、鉻系白口鑄鐵、奧-貝球墨耐磨鑄鐵以及含稀土的中低合金耐磨鋼，中低合金耐磨鋼的合金元素含量較低，綜合性能好，生產靈活方便，價格低廉，可以在較大范圍內控制硬度和韌性的匹配，在多種磨損工況條件下均可獲得較好的耐磨性，已成為多種耐磨工件的使用材質，有著非常廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的提供一種硬度高，耐磨性好，韌性佳，綜合性能優良的中低合金耐磨鋼及其制備方法，該耐磨鋼可廣泛應用于錘頭、襯板、刮板、導向板等耐磨工件。

為此，本發明提供了一種中低合金耐磨鋼，其化學成分按質量百分比計為：碳(C)為0.41％-0.50％，硅(Si)為0.85％-0.95％，錳(Mn)為1.1％-1.4％，鉻(Cr)為1.5％-2.3％，鉬(Mo)為0.31％-0.45％，銅(Cu)為1.25％-1.35％，鈰(Ce)為0.30％-0.45％，硼(B)為0.001％-0.003％，磷(P)≤0.04％，硫(S)≤0.04％，余量為鐵(Fe)。

該中低合金耐磨鋼的化學成分質量百分比可進一步為：C：0.45-0.48％，Si：0.88-0.9％，Mn：1.2-1.3％，Cr：1.7-1.9％，Mo：0.35-0.40％，Cu：1.28-1.3％，Ce：0.35-0.40％，B：0.001-0.003％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量為Fe。

本發明還提供了制備所述中低合金耐磨鋼的方法，其包括：

(1)按中低合金耐磨鋼各組分比例稱量相應的鉻鐵、鉬鐵、硅鐵和錳鐵；

(2)將稱量好的鉻鐵、鉬鐵、硅鐵和錳鐵加入到中頻感應電爐中熔煉，待鋼液溫度達到1580-1610℃時，加入銅和硼，攪拌，按1kg/t的量插入鋁條進行脫氧；

(3)先將稀土鈰放在澆包內，然后出鋼液，鋼液溫度不低于1580℃，進行澆注，澆注溫度為1500-1540℃；

(4)澆注后的工件先進行正火處理，加熱至840-860℃保溫4小時，在空氣中冷卻至室溫，然后進行淬火處理，加熱至900℃保溫1小時再在油中冷卻，然后在240-260℃保溫2小時回火。

碳(C)對鋼的強度、硬度、淬透性、耐磨性以及耐磨性都有非常重要的影響。碳含量低時，熔點高，流動性差，沖擊韌度好，但淬硬性不高；碳含量較高時，淬火后的高碳馬氏體硬度高，耐磨性好，但沖擊韌度低，鐵和碳形成的滲碳體(Fe₃C)是鋼的主要強化相之一，在鋼的抗磨過程中起著非常重要的作用。

硅(Si)能提高鋼中固溶體的強度，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散速度，增加鋼的回火穩定性。

錳(Mn)既可以提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強度，又是碳化物形成元素，還是好的脫氧劑和脫硫劑，同時錳還可以降低臨界轉變溫度和細化珠光體。

鉻(Cr)可以提高鋼的淬透性，與碳、鐵形成多種化合物(Fe，Cr)₃C，可顯著提高耐磨性，同時固溶強化基體，在提高強度和硬度的同時而不降低沖擊韌度，是耐磨材料的基本元素之一。

鉬(Mo)在鋼中與鐵素體和奧氏體固溶并形成碳化物，使鋼的等溫曲線右移，可顯著提高鋼的淬透性，提高鋼的強度、硬度和回火穩定性，同時可抵抗高溫回火脆性。

銅(Cu)可以提高電極電位、增強材料的耐蝕性，尤其對濕式磨料磨損工況條件下的耐磨件更為重要，能有效地抑制奧氏體的冷卻轉變速度，細化、強化基體組織。

鈰(Ce)能夠改善鋼的鑄態組織、細化晶粒、凈化鋼液，通過變質非金屬夾雜物，可以控制鋼中夾雜物的形態，從而提高鋼材韌性和抗疲勞性。

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。

硫(S)容易導致鋼在高溫下沿晶界開裂，同時加強鋼中化學成分的不均勻性和增加非金屬夾雜，是有害元素，所以其含量要求S≤0.04％。