[發明專利]鈮釩復合強化的耐磨鑄鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201910202442.7
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109778068B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 陳湘茹;翟晨晨;趙龍;張云虎;徐智帥;仲紅剛;翟啟杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C33/06;C21D6/00
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 楊勇

本發明公開了一種鈮釩復合強化的耐磨鑄鋼及其制備方法，包括C 0.38?0.42％、Si 0.60?1.10％、Mn 0.80?1.20％、Cr 1.60?2.0％、Mo 0.35?0.65％、V 0.06?0.09％、Nb 0.02?0.06％、Ni 0.30?0.6％、La+Ce≤0.05％、P≤0.025％、S≤0.015％及余量Fe和不可避免雜質；制備時，將與所述耐磨鑄鋼具有相同成分的鑄態產品依次退火、淬火和回火處理。本發明的耐磨鑄鋼不僅硬度高，且韌性優、耐磨性強；同時，其制備工藝相比于現有的，并未增加繁瑣的工序，節約了成本，并使得工人能夠迅速適應并生產。

技術領域

本發明屬于襯板鋼制備領域，尤其涉及一種鈮釩復合強化的耐磨鑄鋼及其制備方法。

背景技術

耐磨鋼是廣泛用于各種磨損工況的一類耐磨鋼材料，自1882年英國R.A.Hadfield發明了耐磨高錳鋼到現在100多年間，鋼鐵耐磨材料經歷了高錳鋼、普通白口鑄鐵、鎳硬鑄鐵、高鉻鑄鐵和低合金耐磨鋼等幾個發展階段。

其中，高錳鋼襯板受到的沖擊載荷比較低時，表面得不到加工硬化或者硬化能力不足，耐磨性降低，壽命減少；耐磨合金鑄鐵的韌性比較差，在中高應力磨損時容易出現早期斷裂而失效，因此主要應用于無沖擊載荷和低應力沖擊載荷的磨料磨損工況；低合金耐磨鋼由于其優良的力學性能，特別是硬度能夠在很大范圍內調整，且同時具有良好的沖擊韌性和耐磨性，能夠滿足不同磨損工況的需要。

然而，目前低合金耐磨襯板鋼大都用在小型球磨機上，如果服役于大型球磨機上，韌性和綜合耐磨性不足，造成大量的經濟損失。

發明內容

發明目的：本發明的第一目的是提供一種硬度高、韌性優的鈮釩復合強化的耐磨鑄鋼，應用于大型球磨機襯板；

本發明的第二目的是提供該耐磨鑄鋼的制備方法。

技術方案：本發明鈮釩復合強化的耐磨襯板鋼，按重量百分比包括如下成分： C0.38-0.42％、Si 0.60-1.10％、Mn 0.80-1.20％、Cr 1.60-2.0％、Mo 0.35-0.65％、 V0.06-0.09％、Nb 0.02-0.06％、Ni 0.30-0.6％、La+Ce≤0.05％、P≤0.025％、 S≤0.015％及余量Fe和不可避免的雜質。

本發明的耐磨鑄鋼通過降低鋼中Si和Mn的含量，增加Nb和Ni元素，提高V的含量，并結合Nb和V的復合作用，含Nb析出相高溫析出，能夠起到很好的晶粒細化作用，而含V析出相在中低溫析出，能夠起到很好的沉淀強化作用，進而大大提高鋼的綜合性能；同時添加Ni能夠在不降低韌性的前提下提高其強度，具有一定的低溫韌性，有效避免了脆性斷裂的情況；此外，稀土的添加，改善了鋼中夾雜物的存在形式，使其球化，尺寸在一個微米左右，且能夠吸附鋼中殘余硫、氧，形成稀土硫氧化物，凈化鋼液；除上述之外，本發明的耐磨鑄鋼中由于添加了Mo、V、Nb等強碳化物形成元素，形成許多硬質合金相，而這些硬質相在微米和納米級別，其中納米析出相尺寸能夠達到50～70nm，大大提高了襯板鋼的病硬度和耐磨性。

本發明制備上述鈮釩復合強化的耐磨鑄鋼的方法，包括如下步驟：

(1)退火處理：將與所述耐磨鑄鋼具有相同成分的鑄態產品升溫至 860～880℃，保溫6～10h后隨爐冷卻；

(2)淬火處理：將上述退火后的產品先升溫至640～660℃，保溫1～2h，再升溫至870～890℃，保溫2～5h后，油淬至150～200℃；

(3)回火處理：將上述油淬后的產品升溫至200～500℃，保溫3～6h后空冷至室溫。

本發明在制備該耐磨鑄鋼時依次經過退火、淬火及回火處理后，鋼的組織為馬氏體加少量殘余奧氏體，馬氏體保證鋼的高硬度，具有很好的耐磨性，馬氏體板條間的殘余奧氏體緩解馬氏體在沖擊磨料磨損過程中產生的畸變，具有優越的韌性，能夠防止發生脆性斷裂，延長耐磨鑄鋼的使用壽命。