[發明專利]中硅抗磨錳鋼

無效

• 申請號: 90106418.1
• 申請日: 1990-10-30
• 公開（公告）號: CN1026251C
• 公開（公告）日: 1994-10-19
• 發明（設計）人: 弭尚林;張仁智;唐玉林;李德珊
• 申請（專利權）人: 機械電子工業部沈陽鑄造研究所
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04
• 代理公司: 沈陽市專利事務所
• 代理人: 吳維敬

本發明屬于新型抗磨材料-中硅錳系抗磨鑄鋼。

在冶金礦山、機械、建材、電力等領域中，廣泛采用高錳鋼作為抗磨材料。而在非強烈沖擊工況條件下，高錳鋼加工硬化不足，抗磨性能低，鋼耗量很大。以新型抗磨材料取代高錳鋼，從而降低材料磨耗勢在必行。

用含大量碳化物奧氏體錳鋼代替高錳鋼是抗沖擊磨損材料的發展方向，而其中碳化物團球化是技術關鍵。美國研究的Mn12Mo2含團球狀碳化物奧氏體鑄鋼，盡管其韌性和抗磨性有所提高，但因其成本高，影響了材料的實際使用。與本發明最接近的現有技術是中國專利CN1036230A含團球狀碳化物錳鋼，該發明分別采用鈣硅合金、鎂稀土合金和釓基重稀土硅鐵合金作變質劑，對普通錳系耐磨鑄鋼（含硅量＜0.8）進行變質處理，不經熱處理即可獲得團球狀彌散分布的碳化物組織，使鑄鋼的沖擊韌性提高，或韌性不提高而硬度顯著提高，從而使耐磨性提高。但是其達到一定硬度條件下韌性仍較低，使其應用范圍受到很大限制。

本發明的目的在于從一種新型成分的鋼種，通過復合變質處理的方法得到奧氏體基體上均勻分布著大量團球狀碳化物的鑄態組織，使其鑄態或通過簡單的熱處理即可獲得在各種沖擊磨料磨損工況條件下使用的性能。

本發明的內容;本發明對中硅錳鋼進行復合變質處理，中硅抗磨錳鋼成分（重量%）為：碳0.9-1.8，錳6-14，硅1.55-5，磷0.2-0.1，硫0.01-0.1，銅0-1.8。余為Fe，本發明以硅鈣、硅鋇、1＃稀土、鈉鹽、硅鐵、鋁的混合合金作為復合變質劑。

經復合變質處理的中硅錳鋼的化學成分（重量%）為：碳0.9-1.8，錳6-14，硅1.55-5，銅0-1.8;鈣0.05-0.5，鋇0.03-0.3，鈉0.02-0.3，稀土0.01-0.5，鋁0.08-0.8，磷0.02-0.1，硫0.01-0.1，余為Fe。

本發明中硅抗磨錳鋼可在850-950℃進行水韌處理，得到較好的韌性與硬度匹配。沖擊韌性為20-100J/cm²（無缺口10×10×55mm），硬度HRC31-40。鑄態下可得到沖擊韌性15-50J/cm²，硬度HRC25-35的優良性能。

中硅抗磨錳鋼中硅及復合變質劑的作用;

硅的作用在于強化奧氏體基體，增加碳的活度，使碳化物易于析出。

復合變質劑加入鋼液后造成微區成分及溫度起伏。在成分過冷區內，復合變質劑中非碳化物形成元素，使碳活度增加，易于析出，而其中碳化物形成元素則與碳形成碳化物質點，并且變質劑中部分非碳化物形成元素偏聚在碳化物周圍抑制碳化物異向生長，從而使碳化物生長成團球狀。無數的成分過冷區造成大量的團球狀碳化物生成，從而使鋼得到含團球狀碳化物組織。

本發明的優點是：中硅抗磨錳鋼組織是由大量團球狀碳化物與強韌奧氏體基體組成，具有較高的韌性與硬度，可在高、中、低不同沖擊磨料磨損工況條件下使用。抗磨性能在不同工況條件下比高錳鋼提高30%-100%，具有生產成本低，處理方法簡單，熱處理溫度低（或不熱處理使用）等優點。比“不熱處理團球化碳化物耐磨錳鋼”團球化組織更好，而且由于硅的含量高，使奧氏體強化，使本發明硬度明顯增加，高于上述錳鋼而耐磨性大幅度提高，本發明韌性可根據使用條件選擇（當選擇不同成分、變質的成分和加入量以及熱處理溫度）可得到不同的韌性。當選擇高韌性的條件下比上述發明在高沖擊磨料磨損領域有著明顯的優越性，從而擴大了這方面的應用。

附圖說明：

圖1是普通中硅抗磨錳鋼鑄態金相組織????100倍

組織為：奧氏體+針片狀碳化物+屈氏體。

圖2是經變質處理中硅抗磨錳鋼鑄態組織????100倍

組織為：奧氏體+團球狀碳化物。

圖3是變質處理中硅抗磨錳鋼經900℃水韌處理后金相組織100倍。

組織為：奧氏體+團球狀碳化物。

實施例：

1.爐料：煉鋼生鐵、廢鋼（45＃、A₃鋼板角料）、高碳錳鐵、紫銅線、75硅鐵。

2.變質劑：不同比例的硅鈣合金、1＃稀土、硅鋇合金、鈉鹽、鋁屑混合。

3.熔煉：采用10公斤堿性中頻感應電爐，生鐵、廢鋼熔清后加入錳鐵、硅鐵。當溫度達到1550℃以上加銅插鋁出鋼，將變質劑放入包底或隨流加入，在1400-1450℃進行澆注，在砂型中鑄出8公斤Y型試塊。

4.試樣制備：將Y型試塊切割成15×15×60mm后鑄態加工或熱處理后加工成10×10×55無缺口沖擊試樣。硬度與金相在沖擊試樣斷頭上測試或觀察。

按本成分范圍、工藝制成的中硅錳鋼成分、性能見表1：