[發明專利]一種含氮高鉻耐磨鋼及其制備工藝

有效

• 申請號: 201610708609.3
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN106319383B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 汪德發;余芳有;徐超;李英虎;陳友琴
• 申請（專利權）人: 寧國市開源電力耐磨材料有限公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C22C38/42;C22C38/02;C22C38/44;C22C38/04;C21D6/00;C21D1/18
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙)34120
• 代理人: 俞強

技術領域

本發明涉及耐磨材料技術領域，具體涉及一種含氮高鉻耐磨鋼及其制備工藝。

背景技術

磨損是工件失效的主要形式之一，磨損造成了能源和原材料的大量消耗，根據不完全統計，能源的1/3到1/2消耗于摩擦與磨損。在工業領域中磨料磨損和粘著磨損在工件磨損失效中占有最大比例，而沖蝕、腐蝕、疲勞、微動等磨損失效方式由于往往產生在一些重要構件的運行中，故日益受到重視。近年來鋼鐵材料的強化技術發展很快，有關新技術、新工藝層出不窮，針對不同需要調節組分的種類和含量，采用滲碳、碳氮共滲、滲氮等工藝提高鋼件在各種類型磨損條件下的耐磨性。

在中國公開的專利申請CN104131214A中針對鑄鐵件耐磨性差的問題提出了一種改進耐磨鑄鐵配料工藝，其通過鉻、錳促使碳化物的形成，鉬、釩進一步穩定碳化物，鎳促進基體奧氏體化，并在熱處理后形成斷續粒狀馬氏體，奧氏體韌性增強，提高了耐磨性。

雖然現有技術在一定程度上提高了耐磨性，但是其雜質元素含量高，不利于總體機械性能的提高，且其含碳量較高導致固溶合金元素含量低，淬透性差，在淬火時，過量的碳會使得奧氏體粗化。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提出了一種韌性強、耐磨蝕性高的含氮高鉻耐磨鋼及其制備工藝。

為了實現上述的目的，本發明采用以下的技術方案：

一種含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳1.95-2.08%、硅1.24-1.35%、鉻23.5-24.8%、銅0.4-0.45%、硼0.08-0.13%、氮0.15-0.2%、鎳1.2-1.4%、鉬0.11-0.14%、鈧0.005-0.009%、錳0.25-0.4%、磷≤0.02%、硫≤0.02%、余量為鐵。

優選的，含氮高鉻耐磨鋼由以下質量份數組成：碳2-2.08%、硅1.3-1.35%、鉻24-24.8%、銅0.42-0.45%、硼0.1-0.13%、氮0.18-0.2%、鎳1.3-1.4%、鉬0.12-0.14%、鈧0.007-0.009%、錳0.32-0.4%、磷≤0.02%、硫≤0.02%、余量為鐵。

優選的，含氮高鉻耐磨鋼的制備工藝，其特征在于，制備步驟如下：

1）將鐵、錳、鉻加熱至1260-1300℃，然后加入硅、鎳、鉬、鈧、氮，繼續升溫至熔融，進行成分分析、調整；

2）調節溫度為1550-1560℃后進行氧化處理，然后加入硼進行一次變質；

3）噴灑焦炭粉起泡出渣，扒渣，然后加入孕育劑進行二次變質，保溫30-35min；

4）將銅納入鋼包底部，然后調節鋼液溫度為1460-1480℃，出鋼；

5）待鋼包內的鋼液降溫至1380-1400℃時澆注得初產品；

6）先將初產品升溫至620-630℃，保溫1.5-2h，進行一次淬火，降溫至室溫后，再升溫至920-930℃進行二次淬火，保溫2-2.5h，然后降溫至室溫；

7）將步驟6）中淬火后的初產品進行回火處理，升溫至380-390℃，保溫3-4h，然后降溫至室溫。

優選的，原料中錳、鉻、硅、鎳、鉬、鈧、氮、銅以錳鐵合金、鉻鐵合金、氮化硅鐵、鉬鐵合金、鎳鐵合金、鈧鐵合金、電解銅的方式加入。

優選的，步驟3）中的孕育劑為含鋯硅鐵孕育劑。

優選的，采用中頻感應電爐，且電爐中通入氮氣。

優選的，步驟6）中升溫速度為115℃/h，降溫速度為130℃/h。

優選的，步驟6）中一次淬火為空冷淬火，二次淬火為PAG淬火劑淬火。

優選的，步驟7）中升溫速度為180℃/h，降溫速度為120℃/h。

由于采用上述的技術方案，本發明的有益效果是：高鉻可以提高淬透性、耐磨性，在高溫通氮氣的條件下，鈧元素可均勻分散到合金中，強韌性顯著增強，且添加氮元素有利于生成金屬氮化物，強化硬度。

淬火處理采用兩次淬火的方式，最終基體中86%的奧氏體轉化為馬氏體，耐磨性能顯著提高，且在淬火過程中，網狀碳化物的生成率為2.3%，組織晶粒細化度高。

鉻能提高鋼的耐磨性和淬透性，還能阻止石墨化；硅、鉻有良好的抗氧化性和耐蝕性；硅、錳有利于減少網狀碳化物的形成，且適量提高硅含量可以鋼的穩定性和抗疲勞性。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。