專利名稱：一種耐磨鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵材料加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耐磨鋼。
背景技術(shù)：
磨損是工程構(gòu)件三種破壞方式(磨損、腐蝕、斷裂)中最主要的方式，全世界每年因磨損造成的損失達數(shù)千億美元，故研究磨損和不斷開發(fā)性能更好的耐磨材料具有重大的經(jīng)濟意義。目前，耐磨材料歸納起來有3類(1)奧氏體高錳鋼，原始狀態(tài)為奧氏體，在外界強烈沖擊和高壓應(yīng)力下，發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變強化，表層具有很高的硬度，內(nèi)部具有很好的韌性，有優(yōu)良的耐磨性和可靠性。(2)低合金耐磨鋼，通過合理的化學成分配比及熱 處理，可獲得較佳的綜合性能，合金元素常用Cr、Mo、Ni、Nb、Mn和Si等，通常采用馬氏體轉(zhuǎn)變、第二相強化等手段來提高耐磨性。(3)高鉻鑄鐵，屬于脆性材料，含Cr量高(通常大于15%)，靠M7C3型碳化物提高耐磨性。上述材料中，目前仍將高錳鋼作為主要耐磨材料，但在中、小沖擊負荷下，由于以切削磨損為主，故高錳鋼難以發(fā)揮潛力。而低合金鋼中由于沒有耐磨硬質(zhì)相或硬質(zhì)相數(shù)量太少，耐磨性也不高。高鉻白口鑄鐵盡管硬度高、耐磨性好，但存在脆性大和沖擊負荷下使用安全性差以及生產(chǎn)成本高等不足。為了提高鑄造材料的耐磨性，中國發(fā)明專利CN1560311公開了一種耐磨鑄鋼及其制備方法。耐磨鑄鋼含有C 0. 2 0. 35%, Si 0. 6 I. 0%, Mn 0. 8 I. 2%, Ni 0. 2
0.6%,Cr 0. 6 1.2%、Mo 0. 15 0. 35%。其制法包括冶煉、鑄造和熱處理。冶煉在鋼液溶化1/5 2/5時放入鉻、鎳、鑰，出爐前5 15分鐘投入錳、硅，然后投入脫氧劑；熱處理鑄造成型鑄件正火910 930°C，保溫2小時出爐空冷，淬火860 900°C保溫I. 5小時后出爐水淬，水溫30°C以下，回火210 230°C，保溫2 2. 5小時，出爐空冷。該發(fā)明耐磨鑄鋼中由于無耐磨硬質(zhì)相，硬度低，耐磨性較差。中國發(fā)明專利CN1600889也公開了一種微合金馬氏體耐磨鑄鋼及制造方法，其化學成分為wt % C 0. 25 0. 34、Si 0. 3 0. 7、Mn
1.15 I. 65、Cr 0. 5 I. O、B 0. 0005 0. 005、Ti 0. 01 0. 06、Ce 0. 01 0. 045、La0. 01 0. 035、Al 0. 01 0. I、S < 0. 035、P ( 0. 035，其微合金化處理工藝為先在熔煉爐內(nèi)于1600 1610°C加入TiFe，再在澆包內(nèi)加入或在傾出鋼水同時向澆包內(nèi)投入RESiFe和BFe合金。該發(fā)明的優(yōu)點是不使用Mo、Ni等貴重的合金元素，而是通過微合金化來達到強韌化和硬韌化目的，因而制造成本較低。但也存在硬度低，耐磨性差的不足。中國發(fā)明專利CN1385549則公開了一種中碳多元低合金耐磨鋼材質(zhì)化學成份及含量，其中c 0. 38 0. 45%，Si 0. 90 I. 30 %，Mn I. 2 2.0%，Cr 1.0 1.7%，Mo 0. 3 0. 5%，V 0. I 0. 2%，B 0. 001 0. 003%, Re 0. 01 0. 03%, S 彡 0. 04%,P^O. 045%，其余為Fe。最終金相組織為回火馬氏體+貝氏體+碳化物+少量殘余奧氏體。該鋼不僅具有較高的硬度，而且具有較好的韌性，熱處理工藝簡單易于掌握，制造成本較低，可廣泛應(yīng)用于球磨機襯板、破碎機齒板、護板、錘頭等耐磨件。碳含量的提高，導致硬度有所提高，耐磨性有所改善，但由于含有價格昂貴的鑰元素，導致生產(chǎn)成本增加。俄羅斯專利RU2288294-C2也公開了一種鑄造耐磨鋼，其化學組成為0. 80 0. 95% C、0. 20 0. 40 % Si,8. 50 10. 0 % Mn、0. 50 0. 85 % Ni、0. 10 0. 30 % W、0. 025 0. 045 % N、
0.05 0. 10% V和0. 10 0.30% Mo。由于加入價格昂貴的鎳、鑰等元素，導致生產(chǎn)成本增加。為了改善鑄鋼耐磨性能，中國發(fā)明專利CN100999803公開了一種高硼耐磨鑄鋼，其特征在于制得的該高硼耐磨鑄鋼的化學成分及其重量百分比為c 0. 10% 0. 50% ；B 0. 8% 5. 0% ;Cu :0. 3% 0. 6% ；Mn :0. 8% 2. 0% ；Cr : I. 0 % 2. 5 % ;Si < I. 5 % ;Ti 0. 08 % 0. 20 % ；Ce :0. 04 % 0. 12 % ；Mg :0. 02 % 0. 18 % ；N :0. 06 % 0. 18 % ；S
<0. 05% ；P < 0. 05% ;余量為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。用鈦鐵、鈰基稀土鎂合金和含氮物質(zhì)對鋼水進行復合變質(zhì)處理，經(jīng)高溫奧氏體化后快速冷卻，隨后進行低溫回火消除應(yīng)力。該鑄鋼中含有較多高硬度硼化物，耐磨性較好，但基體是馬氏體，脆性較大。中國發(fā)明專利CN1804091則公開了一種鑄造高硼耐磨合金的韌化方法，其特征在于鑄造高硼耐磨合金的化學成分是0. 3 0. 35wt% C, I I. 5wt% B,0. 6 0. 8wt% Si,0. 8 I. Owt% Mn,S < 0. 04wt%,P < 0. 04wt%，其余為Fe、Ti和不可避免的雜質(zhì)元素，其中Ti是由變質(zhì)劑鈦 鐵帶入的；具體制備步驟為先進行鋼液熔煉，鋼液熔煉完成并插鋁終脫氧后，加入變質(zhì)劑鈦鐵合金進行變質(zhì)處理，待化清扒渣后進行澆注，澆注完成后進行韌化熱處理，韌化熱處理溫度為1020 1050°C，保溫時間為2 3小時，然后進行淬火或正火，最后回火；變質(zhì)劑鈦鐵合金用量滿足其中鈦的用量為鑄造高硼耐磨合金的0. 75 I. Owt% ;鋼液加硼采用硼鐵合金，硼鐵合金在鋼液熔煉時加入或者在變質(zhì)劑鈦鐵加入之后再加入。經(jīng)過韌化處理后的砂型鑄造高硼耐磨合金的共晶硼化物呈孤立狀分布于基體中。IOmmX IOmmX 55mm標準沖擊試樣的吸收功Ak達12. 5J，沖擊韌性增強。由于基體仍是馬氏體，脆性仍較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種耐磨鋼，該耐磨鋼硬度高，耐磨性、塑性和韌性好，且成本低。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種耐磨鋼，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C:0. 60-0. 80 ；Mn :7. 0-9. 0 ；Si :1. 10-1. 30 ；Cr :2. 40-2. 80 ；V :0. 10-0. 20 ；B :0. 05-0. 10 ；Ti 0. 02-0. 03，N 0. 02-0. 05，Ce :0. 6-0. 8，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C :0. 65-0. 75 ；Mn :7. 5-8. 5 ；Si :1. 15-1. 25 ；Cr :2. 50-2. 70 ；V :0. 12-0. 18 ；B :0. 06-0. 09 ；Ti
0.022-0. 028，N :0. 03-0. 04，Ce :0. 65-0. 75，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。最優(yōu)選，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C :0. 70;Mn 8. 0 ；Si 1. 20 ；Cr :2. 60 ；V :0. 15 ；B :0. 075 ；Ti :0. 025，N :0. 035，Ce :0. 70，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的有益效果為①本發(fā)明耐磨鋼不含鎳、鑰、鈷等貴重合金元素，而是采用廉價的硅、錳、鉻等元素，原材料來源豐富，生產(chǎn)成本低廉,通過添加B、V和N三種元素，可形成高硬度的鐵硼化合物，釩氮化合物，可明顯提高鋼硬度并改善鋼耐磨性。本發(fā)明的耐磨鋼可達到如下力學性能硬度大于53HRC，抗拉強度O b彡IOOOMpa,沖擊韌性a k彡20J/cm2,斷裂韌性Kic 彡 40MPa. m1/2。②本發(fā)明耐磨鋼應(yīng)用于磨損領(lǐng)域，耐磨性比高錳鋼提高2 3倍，比低合金鋼提高I倍以上，與高鉻白口鑄鐵相當，且克服了高鉻白口鑄鐵脆性大，使用中易破碎和斷裂的不足，且生產(chǎn)成本比高鉻白口鑄鐵降低35%以上。
具體實施例方式實施例一一種耐磨鋼，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C:0. 60 ；Mn 9. 0 ；Si :1. 10 ；Cr :2. 80 ；V :0. 10 ；B :0. 10 ；Ti :0. 02，N :0. 05，Ce :0. 6，余量為 Fe及不可避免的雜質(zhì)。實施例二
一種耐磨鋼，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C:0. 80 ；Mn 7. 0 ；Si :1. 30 ；Cr :2. 40 ；V :0. 20 ；B :0. 05 ；Ti :0. 03，N :0. 02，Ce :0. 8，余量為 Fe及不可避免的雜質(zhì)。實施例三一種耐磨鋼，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C:0. 65 ；Mn 8. 5 ；Si :1. 15 ；Cr :2. 70 ；V :0. 12 ；B :0. 09 ；Ti :0. 022，N :0. 04，Ce :0. 65，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。實施例四一種耐磨鋼，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C:0. 75 ；Mn 7. 5 ；Si :1. 25 ；Cr :2. 50 ；V :0. 18 ；B :0. 06 ；Ti :0. 028，N :0. 03，Ce :0. 75，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。實施例五一種耐磨鋼，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C:0. 70 ；Mn 8. 0 ；Si :1. 20 ；Cr :2. 60 ；V :0. 15 ；B :0. 08 ；Ti :0. 025，N :0. 035，Ce :0. 7，余量為
Fe及不可避免的雜質(zhì)。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種耐磨鋼，其特征在于，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C 0. 60-0. 80 ；Mn :7. 0-9. O ；Si :1. 10-1. 30 ；Cr :2. 40-2. 80 ；V :0. 10-0. 20 ；B 0.05-0. 10 ；Ti 0. 02-0. 03，N :0. 02-0. 05，Ce :0. 6-0. 8，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的耐磨鋼，其特征在于，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C 0. 65-0. 75 ；Mn :7. 5-8. 5 ；Si :1. 15-1. 25 ；Cr :2. 50-2. 70 ；V 0.12-0. 18 ；B 0. 06-0. 09 ；Ti :0. 022-0. 028，N :0. 03-0. 04，Ce :0. 65-0. 75，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求I所述的耐磨鋼，其特征在于，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C 0. 70 ；Mn 8. O ；Si :1. 20 ；Cr :2. 60 ；V :0. 15 ；B :0. 075 ；Ti :0. 025，N 0. 035，Ce :0. 70，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐磨鋼，所述耐磨鋼的化學成分以百分比計(重量)由下列組份組成C0.60-0.80；Mn7.0-9.0；Si1.10-1.30；Cr2.40-2.80；V0.10-0.20；B0.05-0.10；Ti0.02-0.03，N0.02-0.05，Ce0.6-0.8，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
文檔編號C22C38/32GK102703819SQ20121002034
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者劉仕爽 申請人:劉仕爽