[發明專利]一種耐高應力沖擊載荷的耐磨合金鋼及制備方法

在審

• 申請號: 201711464906.9
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108118263A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 時捷;孫挺;李曉源;閆永明;王毛球;徐樂;何肖飛;尉文超;杜玉婧
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/02;C22C33/04;C21D8/02
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種耐高應力沖擊載荷的耐磨合金鋼及制備方法，屬于合金鋼技術領域。其的化學成分：碳：0.01％～0.05％，硅：0.1％～0.3％，錳：16.0％～20.0％，鉻：18.0％～20.0％，鎳：1.8％～2.1％，氮：0.45％～0.70％，磷：≤0.015％，硫：≤0.015％，余量為鐵。生產工藝，真空熔煉、控軋控冷獲得均勻、穩定的全奧氏體穩態組織。優點在于，耐磨合金鋼的硬度達到HRC 36～39，材料強度R_m為1050MPa～1150MPa，延伸率A％≥30％；低溫沖擊韌性A_KV(?40℃)≥30J，室溫沖擊韌性A_KV≥70J；沖擊載荷3.5J，石英砂和棕剛玉介質中的相對耐磨性分別為鑄造Mn13的2倍和2.5倍；腐蝕速率Corr(3.5％NaCl)≤1mm/Y，耐蝕性比鑄造Mn13及低合金馬氏體鋼高10倍以上。

技術領域

本發明屬于合金鋼技術領域，尤其涉及一種耐高應力沖擊載荷的耐磨合金鋼及制備方法。

背景技術

磨損是自然界中一種非常普遍的現象，是由于機械、間或伴有化學或電化學的作用，導致物體工作表面材料在相對運動中不斷損耗的現象。磨損耗費資源和能源，特別是對于耐磨性要求高的零部件或工件的磨損巨大，而且因材料磨損無法使用而更換零部件時的修理、停工極大地影響了勞動生產率。此外，機器零部件的磨損會使產品質量下降，甚至造成設備和人身事故，限制了工業的現代化、自動化發展，所以目前對耐磨材料的研究和磨損機理的探索，尤其是對耐磨鑄件制造新技術，熱處理工藝方案的多樣化的研究，引起了人們廣泛的關注。國際上每兩年召開一次大型的磨損學術會議，國內金屬學會每2～3年召開一次全國耐磨材料學術大會。另外，國內外每年發表耐磨材料和磨損方面的學術論文達到幾千篇。磨損行為無處不在，造成了巨大的國民經濟損失。

據調查發現，僅磨料磨損一項每年就使得工業國家損失國民生產總值的1％～4％。根據Eyre的估計，磨料磨損在整個磨損中占50％，粗略估計磨損給工業國家帶來的損失約占國民生產總值的2％～8％。據2008年統計顯示，國內消耗的金屬耐磨材料達500多萬噸，其中每年因磨損造成的球磨機磨球消耗超過100萬噸，球磨機和各種破碎機襯板消耗將近40萬噸，軋輥消耗接近70萬噸，各種工程挖掘機和裝載機的斗齒、耐磨輸送管道、破碎機錘頭和顎板、履帶板和磨輥等消耗達60多萬噸，鐵路道岔和車輪超過20萬噸，各種模具消耗約150萬噸。隨著經濟的高速發展和社會的進步，磨損所帶來的社會損失將更加巨大。我國已成為耐磨材料的生產、消費大國。因此，解決磨損和延長機械設備及其部件的使用壽命成為工業界人士在設計、制造和使用各種機械設備所需要考慮的首要問題。從國民經濟的角度考慮，研制工程機械用高強度耐磨鋼是非常必要的。

從摩擦磨損學角度來看，磨損有多種分類方式：從磨損過程中的接觸應力大小來分類時，可以分為高應力磨損和低應力磨損；從材料和介質硬度大小來分類時，可以分為硬磨料磨損和軟磨料磨損。對于我國而言，每年的磨損量巨大，其中高應力狀態下的磨損量占總消耗量的近80％，這是因為在高應力狀態下，材料服役環境惡劣，破壞形式多樣，包括摩擦磨損、犁溝磨損、疲勞磨損等。由此可見，解決高應力狀態下的耐磨性問題是提高耐磨材料壽命的關鍵因素。本發明屬于金屬材料及其制備技術領域，尤其涉及一種耐高應力沖擊載荷的耐磨合金鋼。其主要特征包括抗撕裂、抗穿刺、抗裂紋擴展性能，高動態硬化率、高低溫韌性、耐晶間腐蝕等。本材料是一種極其適用于高應力沖擊磨損的服役工況，其綜合耐磨性能是傳統耐磨材料的2～3倍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐高應力沖擊載荷的耐磨合金鋼，解決了對現有耐磨材料在高應力沖擊載荷下出現耐磨性嚴重不足的問題。該耐磨合金鋼具有抗撕裂、抗穿刺、抗裂紋擴展性能，高動態硬化率、高低溫韌性、耐晶間腐蝕等。適用于高應力沖擊磨損的服役工況，其綜合耐磨性能是傳統耐磨材料的2～3倍。材料的綜合力學性能為：材料強度R_m為1050MPa～1150MPa，延伸率A％≥30％，低溫沖擊韌性A_KV(-40℃)≥30J，室溫沖擊韌性A_KV≥70J。