[發(fā)明專利]一種納米Si3N4增強(qiáng)增韌耐磨鑄造鋼球及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510653820.5
• 申請(qǐng)日: 2015-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105331894A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡大為
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南電力耐磨金屬制品有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/18
• 分類號(hào): C22C38/18;C22C33/04;C21D9/36;C21D1/18
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種納米Si₃N₄增強(qiáng)增韌耐磨鑄造鋼球及其制備方法。

背景技術(shù)

研究表明，對(duì)材料組織的細(xì)化處理是同時(shí)提高材料強(qiáng)度和韌度的最為有效途徑，而鋼中的第二相粒子(主要是夾雜物和強(qiáng)化相)對(duì)鋼的性能有很大影響，主要表現(xiàn)為凝固時(shí)細(xì)化鑄態(tài)組織，軋制過(guò)程中成為再結(jié)晶核心以及作為釘扎粒子阻礙晶粒長(zhǎng)大。但只有當(dāng)非金屬夾雜物尺寸小于1μm，且數(shù)量少到夾雜物彼此之間的距離超過(guò)10μm時(shí)，非金屬夾雜物才不會(huì)對(duì)材料的宏觀性能造成影響。同時(shí)，當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ雍芗?xì)小時(shí)，才能在凝固結(jié)晶及熱加工過(guò)程中對(duì)鋼的組織起到一定的細(xì)化作用，從而提高鋼的綜合力學(xué)性能。鋼中的第二相粒子大都是鋼內(nèi)部析出產(chǎn)生的，很難控制其尺寸及分布達(dá)到上述要求。基于鋼中的第二相粒子對(duì)鋼性能的積極作用，因此，通過(guò)在鋼中外加超細(xì)顆粒(如納米顆粒)的新方法，來(lái)提升鋼的組織性能和綜合力學(xué)性能是一個(gè)增強(qiáng)鑄造鋼球性能新途徑。

但由于納米顆粒具有比表面積大、活性高、易團(tuán)聚、體積密度小等特點(diǎn)，在煉鋼生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)用噴粉、喂絲的方法加入鋼液中并使其均勻分散。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種納米Si3N4增強(qiáng)增韌耐磨鑄造鋼球及其制備方法，其制備工藝簡(jiǎn)單、成本低，且制備的鋼球具有屈服強(qiáng)度高、韌性和耐沖擊性能良好、耐磨性能優(yōu)異的性能。

本發(fā)明第一方面提供一種納米Si₃N₄增強(qiáng)增韌耐磨鑄造鋼球，其組分及組分的重量百分比分別為：C：0.1～0.15％，Cr：5～7％，Si：0.2～0.4％，Mn：1～1.5％，P：≤0.015％，納米Si₃N₄顆粒：0.1～0.3％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，所述納米Si₃N₄顆粒的粒度為15～25nm。

本發(fā)明第二方面提供一種納米Si₃N₄增強(qiáng)增韌耐磨鑄造鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、將納米Si₃N₄顆粒與鐵粉按比例采用行星磨在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行機(jī)械混合，實(shí)現(xiàn)納米Si₃N₄顆粒在鐵粉中預(yù)分散；

S2、將在鐵粉中預(yù)分散的納米Si₃N₄顆粒加壓成型成合適大小的塊狀，置于真空電弧爐中熔融，制備得到含納米Si₃N₄顆粒的熔塊；

S3、將熔塊按照一定的比例加入到鋼水中，實(shí)現(xiàn)納米Si₃N₄顆粒在鋼水中的均勻分散；

S4、將C、Cr、Si、Mn、P與納米Si₃N₄顆粒按比例混合后加入到工頻爐中后，加熱到1500～1600℃，變成液體狀態(tài)；

S5、將上述液體倒入鋼包中，澆注于模具之中，冷卻脫模成型為鋼球；

S6、將鋼球進(jìn)行熱處理并冷卻。

進(jìn)一步地，所述步驟S2中采用50t雙柱手動(dòng)液壓機(jī)將在鐵粉中預(yù)分散的納米Si₃N₄顆粒預(yù)壓成型。

優(yōu)選地，所述步驟S2中真空電弧爐的爐溫控制在1500～1600℃，并保溫5min。

進(jìn)一步地，所述步驟S6包括：

S601、將冷卻了的鋼球加熱到1000-1050℃；

S602、在800～900℃下用淬火液淬火，淬火時(shí)間2min；

S603、淬火后在450～500℃下回火，冷卻速度10-12℃/min；

S604、待冷卻至250℃后，放入保溫桶中緩慢冷卻到室溫。

優(yōu)選地，所述步驟S603的回火過(guò)程采用空冷。