[發明專利]一種強韌性高耐磨材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610356597.2
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN105839017B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 王玉江;魏世丞;梁義;盛忠起;郭蕾;宋佰隆;徐濱士
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C21D6/00;C21D1/18
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及耐磨金屬材料領域，具體涉及一種強韌性耐磨材料及其制備方法。

背景技術

高錳鋼具有優異的加工硬化性能，材料產生加工硬化時，其表面的強度和硬度急劇提高，而內部仍為韌性優異的奧氏體組織，但是其發生加工硬化需要在較大的沖擊載荷的條件下才能發揮作用。因此，耐磨高錳鋼特別適用于沖擊磨料磨損和高應力碾碎磨料磨損工況，常用于制造球磨機襯板、錘式破碎機錘頭、挖掘機斗齒、坦克的履帶板等抗沖擊、抗磨損的鑄件。但是，由于實際應用中發現，當工況沖擊載荷較低時，高錳耐磨鋼的強化系數較低，其表面硬化程度無法滿足工況需求。因此，通過降低其中的Mn、C含量，并適當的調整合金元素配比，發明出一種適用于中、低沖擊載荷的強韌性高耐磨材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于中、低沖擊載荷耐磨材料及其制備方法，該合金材料具有強度高、耐磨性好、耐沖擊性能好的優點。

針對在中、低沖擊載荷下不易應變強化的特點，本發明通過降低Mn的含量，添加適量的Si、Cr、Mo等元素，降低錳鋼的奧氏體穩定性，通過化學成分優化設計，使Ms點升高至室溫。耐磨材料鑄造后進行固溶處理和回火處理，確保組織為奧氏體，碳化物彌散分布于奧氏體中，使耐磨材料在中、低沖擊載荷下使用即可產生形變誘發馬氏體相變。

本發明的技術方案如下：

一種適用于中、低沖擊載荷的耐磨材料，其特征在于：其含有的化學元素成分及其質量百分比為：C:0.75-0.85％，Si:0.7-1.1％，Mn:7.5-8.5％，Cr:1.8-2.3％，Mo:0.35-0.65％，變質劑：0.2％(變質劑由50％Re-13％Mg-7％Si-30％Fe和60％Ti-40％Fe組成，其質量分數各為50％)，S≤0.025，P≤0.025，其余為鐵。

制備所述的一種強韌性高耐磨材料的方法，包括：冶煉、固溶處理、回火處理的步驟，其特征在于：

所述冶煉工藝為：將除變質劑的原料裝爐熔煉，熔煉溫度控制在1640℃-1680℃，時間為2-3h，出鋼溫度控制在1580℃-1600℃，將變質劑采用包底沖入法加入，鋼液在1510℃-1530℃澆鑄成型；

所述固溶處理為：在650℃±10℃時保溫2-3h，待鑄件內外溫度一致后再加熱至1050℃±10℃，保溫1-2h；冷卻時，首先控制鑄件入水前的溫度在950℃以上，其次是控制出爐至入水時間，不應超過30s，第三是入水后要使鑄件上、下竄動或左右移動，但不能露出水面；固溶處理結束后的水溫不得超過50℃；

所述回火處理為：將固溶處理后的耐磨材料在加熱爐中以10～12℃/min的速度加熱到350℃，在爐中保溫5h后出爐空冷至室溫。

具體的制造方法如下：

(1)熔煉耐磨材料時，基礎原料為廢鋼料。并測定好原料的化學成分，并按照成分為C:0.75-0.85％，Si:0.7-1.1％，Mn:7.5-8.5％，Cr:1.8-2.3％，Mo:0.35-0.65％，變質劑：0.2％(變質劑由50％Re-13％Mg-7％Si-30％Fe和60％Ti-40％Fe組成，其質量分數各為50％)S≤0.025，P≤0.025，其余為鐵，來計算所需原料。計算完畢后，根據爐膛尺寸和頻率進行裝料。

(2)裝料完畢后，檢查電路和水路系統，一切正常后可送電熔化。爐料熔化完畢后取樣化驗，并根據耐磨材料的成分要求和化驗結果決定成分調整料。熔煉溫度控制在1640℃-1680℃，時間為2-3h，出鋼溫度控制在1580℃-1600℃，將復合變質劑(變質劑由50％Re-13％Mg-7％Si-30％Fe和60％Ti-40％Fe組成，其質量分數各為50％)采用包底沖入法加入，鋼液在1510℃-1530℃澆鑄成型。

(3)將鑄造好的耐磨材料進行固溶處理，加入過程中決定在650℃±10℃時保溫2～3h，待鑄件內外溫度一致后再加熱至1050℃±10℃，使鑄造過程中產生的碳化物全部溶解，從而得到成分均勻的單一的奧氏體組織。冷卻時，控制鑄件入水前的溫度在950℃以上，冷卻后水溫不超過50℃。

(4)將固溶處理后的耐磨材料進行回火處理，回火溫度為350℃，保溫5h后出爐空冷至室溫。耐磨材料回火能減少或消除淬火應力，保證相應的組織轉變，提高耐磨材料的韌性和塑性，獲得硬度、強度、塑性和韌性的適當配合。