[發明專利]耐磨合金鑄鋼及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211687212.2
• 申請日: 2022-12-27
• 公開（公告）號: CN115976413A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 鄭志斌;龍駿;孫立贏;劉天龍;鄭開宏;王娟;殷福星
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院新材料研究所
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/58;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/50;C22C33/06;B22D1/00;C21D1/18;C21D1/26;C21D6/00;C21C7/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 陳秋夢

本發明公開了一種耐磨合金鑄鋼及其制備方法和應用，涉及耐磨鋼技術領域。按質量百分比計，其化學成分包括：C：0.65～0.85％、Mn：0.5～1.8％、Cr：4.5～7.5％、Si：1.0～1.5％、Ni：0.5～1.0％、Mo：0.5～1.0％、V：0.03～0.1％、Zr：0.01～0.06％、稀土：0.01～0.03％、S≤0.04％、P≤0.04％，余量為鐵和不可避免的雜質。通過控制耐磨合金鑄鋼中的元素組成和配比，配合兩次變質處理，實現了多級細化晶粒，有利于更多硬質相的生成，在熱處理后，合理的Cr和C配比使得鑄鋼中形成硬質的碳化物顆粒，兼顧了鑄鋼的耐磨性和韌性。

技術領域

本發明涉及耐磨鋼技術領域，具體而言，涉及一種耐磨合金鑄鋼及其制備方法和應用。

背景技術

耐磨合金鑄鋼一般以馬氏體、貝氏體等為基體組織，通過合金化可以實現材料性能的大幅度調控，并獲得良好的耐蝕性、耐磨損性及耐熱性能等，具有較好的應用潛力。耐磨鋼的種類很多，按照材料組織來分，主要有奧氏體耐磨鋼，貝氏體耐磨鋼，馬氏體耐磨鋼以及貝氏體-馬氏體耐磨鋼。按照材料成分劃分有高錳鋼，超高錳鋼，低、中合金耐磨鋼等。

耐磨合金鑄鋼由于其優異的性能，而被廣泛應用于粉磨破碎工程機械裝備的關鍵消耗構件中，也常用于礦物采選、疏浚作業、水泥混攪、油氣采運、建筑垃圾處理等行業，是重要的工業基礎材料。隨著工業行業對作業效率要求的不斷提升以及“碳達峰、碳中和”戰略工作的推進，行業對具有長壽命、低成本特點的耐磨材料越來越青睞，這也成為耐磨材料的重要發展方向。

高鉻鑄鐵是繼普通白口鑄鐵﹑鎳硬鑄鐵發展起來的第三代耐磨材料。由于高鉻鑄鐵自身組織的特點，使得高鉻鑄鐵比普通鑄鐵具有高得多的硬度、高溫強度、耐熱性和耐磨性等性能，被譽為當代最優良的抗磨料磨損材料之一。不過，高鉻鑄鐵內部含有大量大尺寸的碳化物，使得高鉻鑄鐵的室溫沖擊吸收功較低，一般不到5J，因此限制了高鉻鑄鐵的服役，尤其是在含有一定應力作用下的服役，此外高鉻鑄鐵的上述性質還容易導致鋼件發生破碎、斷裂，帶來安全隱患。

現有技術《Ф6.71m濕式球磨機襯板用75Cr₂MoSiMnNi鋼的熱處理及耐沖蝕磨損性能》公開了一種75Cr₂MoSiMnNi耐磨鋼，經熱處理后其硬度達到401HBW，沖擊吸收能量達到35J，雖然其耐沖蝕磨損性能較好，但是硬度仍然較低，難以滿足更嚴苛磨損工況的應用。現有技術CN112695253A公開了一種含碳化物高強韌性貝氏體耐磨鋼及其制備方法，該方法制得的耐磨鋼硬度可達45～60HRC，但需要經過爐外精煉、真空脫氣熔煉、鍛造或軋制、球化退火、等溫淬火、水空循環冷卻等工藝制備，工藝相對復雜，增加成本。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐磨合金鑄鋼及其制備方法和應用。

本發明是這樣實現的：

第一方面，本發明提供一種耐磨合金鑄鋼，按質量百分比計，其化學成分包括：C：0.65～0.85％、Mn：0.5～1.8％、Cr：4.5～7.5％、Si：1.0～1.5％、Ni：0.5～1.0％、Mo：0.5～1.0％、V：0.03～0.1％、Zr：0.01～0.06％、稀土：0.01～0.03％、S≤0.04％、P≤0.04％，余量為鐵以及不可避免的雜質。

在可選的實施方式中，質量百分比之比Cr：C≥6。

在可選的實施方式中，耐磨合金鑄鋼包括馬氏體、奧氏體以及微米硬質碳化物，且奧氏體的體積分數≤5％，微米硬質碳化物的體積分數≥3％。

優選地，微米硬質碳化物在耐磨合金鑄鋼中均勻間隔分布。

優選地，微米硬質碳化物的體積分數為3～8％。