[發明專利]一種中碳硅錳系高耐磨空冷鋼

有效

• 申請號: 201410849245.1
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104561813A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 文超;董雯
• 申請（專利權）人: 南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C21D6/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明屬于合金鋼技術領域，涉及一種高耐磨合金鋼，特別是涉及一種新型的中碳硅錳系高耐磨空冷鋼。

背景技術

隨著工程機械領域的發展，對于金屬零部件的耐磨性提出了更高的要求。如何經濟的提高金屬零部件的耐磨性一直是人們關注的重點。眾所周知，硬度對耐磨性的作用是不言而喻的，提高材料的硬度是提高耐磨性的一個最為重要的方法。然而，隨著材料的硬度增加，其韌性性能的下降則會反過來影響材料的耐磨性。因此硬度和韌性的矛盾關系制約著耐磨性能的提高，尤其是硬度超過44HRC(抗拉強度大于1400MPa)以上，沖擊韌性下降很快。

另一方面，考慮到降低成本的要求，熱加工成型后(尤其是焊接后)直接使用或者只經過簡單空冷處理的貝氏體鋼，已在越來越多的場合得到應用并取代了回火馬氏體鋼。近年來，Mn-B系、Mn系、Mo-B系等空冷貝氏體鋼得到了開發和應用，且在這些中低碳空冷貝氏體鋼組織和性能的研究方面取得了許多新的進展，然而這些中低碳空冷貝氏體鋼硬度基本在45HRC以下，45HRC成為了一個很難超越的臨界點。

專利CN1210430C提出了一種中低碳錳系空冷貝氏體鋼，得到了一種粒狀貝氏體/粒狀組織、下貝氏體/馬氏體或無碳化物貝氏體/馬氏體復相組織，其在空冷條件下硬度能達到45HRC以上，但其沖擊是無缺口沖擊試樣，雖然其無缺口沖擊韌度大于70J/cm2，但U型缺口沖擊不夠。顯然，隨著工件使用的工況越來越惡劣，對工件硬度提出了更高的要求(硬度≥49HRC)，該專利公開的空冷合金鋼在空冷條件下無法實現硬度和韌性的匹配。

發明內容

本發明的目的在于提供一種中碳硅錳系高耐磨空冷鋼，進一步提高目前空冷合金鋼的硬度，并保持或超過現有的韌性，以提高耐磨性。本發明所述的中碳硅錳系空冷鋼，通過以Mn、Si、Cr、Mo等多元復合添加技術和合理配比，并輔以Al、Nb細化晶粒，得到貝氏體、貝氏體/馬氏體復相組織，具有良好的強韌性配合，其具有很高的強度性能、較高的韌性指標和優良的耐磨性能，并免除淬火處理，減少了變形，防止了開裂，節約了成本和資源。

本發明采用以下技術方案：

一種中碳硅錳系高耐磨空冷鋼，其各組分及其質量百分比如下：C?0.35％～0.45％、Si1.51％～2.18％、Mn?1.52％～1.99％、Cr?1.13％～1.62％、Mo?0.15％～0.29％；此外還含Al?0.02％～0.07％、Nb?0.025％～0.10％，且須滿足0.05％≤Nb+Al≤0.15％；余量為鐵和其他不可避免的雜質。

優先考慮本發明所述高耐磨空冷鋼的韌性指標，推薦以下優化方案，其各組分及其質量百分比如下：C?0.35％～0.39％、Si?1.61％～2.18％、Mn?1.70％～1.99％、Cr?1.45％～1.62％、Mo?0.15％～0.29％；此外還含Al?0.02％～0.07％、Nb?0.025％～0.10％，且須滿足0.05％≤Nb+Al≤0.15％；余量為鐵和其他不可避免的雜質。

為得到更好的韌性指標，所述高耐磨空冷鋼可進一步采用以下較佳方案之一：

(1)C?0.35％～0.39％、Si?1.71％～1.81％、Mn?1.70％～1.80％、Cr?1.51％～1.62％、Mo?0.21％～0.29％；此外還含有Al?0.02％～0.07％、Nb?0.025％～0.10％，且須滿足0.05％≤Nb+Al≤0.15％；余量為鐵和其他不可避免的雜質。或者，

(2)C?0.35％～0.39％、Si?1.82％～2.18％、Mn?1.81％～1.99％、Cr?1.51％～1.62％、Mo?0.21％～0.29％；此外還含有Al?0.02％～0.07％、Nb?0.025％～0.10％，且須滿足0.05％≤Nb+Al≤0.15％；余量為鐵和其他不可避免的雜質。

在保證所述的高耐磨空冷鋼性能的前提下，為節約成本，本發明推薦采用以下優化方案，其各組分及其質量百分百如下：C?0.40％～0.45％、Si?1.51％～1.90％、Mn?1.52％～1.99％、Cr?1.13％～1.62％、Mo?0.15％～0.29％；此外還含Al?0.02％～0.07％、Nb?0.025％～0.10％，且須滿足0.05％≤Nb+Al≤0.15％；余量為鐵和其他不可避免的雜質。

更進一步地，優先考慮成本，所述高耐磨空冷鋼可采用采用以下較佳方案之一：