低合金耐磨鋼的熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種低合金耐磨鋼的熱處理工藝，包括以下步驟：將熔煉獲得的鋼材料加熱至820?880℃進行奧氏體化處理；鋼材料進行等溫淬火；鋼材料在高于Ms點以上的溫度保溫，Ms點以上的溫度即330?390℃之間的某一溫度，進行碳配分處理；鋼材料進行回火處理。本發(fā)明通過淬火?碳配分?回火工藝的配合，有效地改善了滲碳層的組織和性能，在保證硬度的前提下增加了鋼的韌性，克服了工件易斷裂、磨損量大的問題。
【專利說明】
低合金耐磨鋼的熱處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高強韌性低合金耐磨鋼的熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]低合金耐磨鋼是合金成分總含量在5%以下的鋼，其合金元素主要有硅、錳、鉻、鎳、鉬等，合金元素在低合金耐磨鋼中主要是起提高淬透性和淬硬性的作用。低合金耐磨鋼是很有發(fā)展前途的一類耐磨材料，具有良好的綜合性能，合金含量低，價格較低，生產(chǎn)靈活方便。由于其化學(xué)成分、熱處理工藝可在很大范圍內(nèi)變化，最終產(chǎn)品的機械性能指標(biāo)差距很大，硬度為40-60HRC，沖擊韌性為10-100J/cm2，因此可根據(jù)易損件的應(yīng)用工況條件，分析其主要磨損機制，優(yōu)化和選擇合金鋼的化學(xué)成分和機械性能，從而達到最經(jīng)濟合理的選用。
[0003]低合金耐磨鋼主要應(yīng)用于工作條件惡劣的工程、采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、水泥生產(chǎn)等機械設(shè)備上，如挖掘機、裝載機、推土機等。不僅需要較高的硬度來抵抗磨損還需要有一定的耐沖擊能力。用戶根據(jù)不同的使用條件，對耐磨鋼產(chǎn)品性能的需求也存在差異，應(yīng)采用具有不同硬度和韌性配合的耐磨鋼來實現(xiàn)延長機械設(shè)備使用壽命的目的。目前低合金耐磨鋼在生產(chǎn)中通常沖擊韌性較低且不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致強烈沖擊條件下工件斷裂、耐磨性能差等問題。現(xiàn)有技術(shù)中低合金耐磨鋼的生產(chǎn)主要通過淬火來提高鋼板硬度，而淬火后鋼板往往得到了較高的硬度，卻得不到較好的沖擊韌性。而低溫回火對韌性改善不明顯，中溫回火又會產(chǎn)生回火脆性，高溫回火后沖擊韌性會有明顯提高但硬度又得不到保證。由此可見，在保證低合金耐磨鋼硬度的前提下提高其沖擊韌性，對提高工件使用壽命和降低成本具有重要的經(jīng)濟意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種低合金耐磨鋼的熱處理工藝，可在保證低合金耐磨鋼硬度的前提下提尚其沖擊初性。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種低合金耐磨鋼的熱處理工藝，包括以下步驟:
51.將熔煉獲得的鋼材料進行奧氏體化處理；
52.鋼材料進行等溫淬火；
53.鋼材料在高于Ms點以上的溫度保溫，所述Ms點以上的溫度即330-390°C之間的某一溫度，進行碳配分處理；
54.鋼材料進行回火處理。
[0006]本發(fā)明在淬火和回火工藝之間增加了碳配分處理，能改善滲碳層的組織和性能。
[0007]優(yōu)選的，所述步驟S2中，等溫淬火所用的介質(zhì)為硝酸鹽;更優(yōu)選的，等溫淬火所用的介質(zhì)為KNO3和NaNO3的混合物，KNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40?50%，余量為NaNO3;其中，以,KNO3的質(zhì)量百分比為50%、余量為NaNO3的配比為最佳。
[0008]優(yōu)選的，等溫淬火溫度為235-290°C，保溫時間為l_5min。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟S3中，碳配分在鹽浴爐中進行，所用的介質(zhì)為硝酸鹽。更優(yōu)選的，碳配分所用的介質(zhì)為NaN03。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟S3中，碳配分保溫時間為1-lOmin，
優(yōu)選的，所述步驟S4中，回火溫度為290-350°C，保溫時間為30-90min。
[0011]以上所述的熱處理工藝應(yīng)用于以下低合金耐磨鋼材料為最佳:低合金耐磨鋼鋼材料的熔煉過程包括:準(zhǔn)備好煉鋼用的原料，控制鋼材料的組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:C:0.35-0.45%、S1:1.20-1.60%^Mn:1.00-1.40%、Cr:0.70-0.90%^Mo:0.15-0.25%、Cu:0.40-0.60%、Re:0.05-0.10%、P:0-0.025%、S:0-0.025%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，用堿性感應(yīng)爐熔制。
[0012]本發(fā)明采用合適配比的硝酸鹽作為介質(zhì)淬火，在冷卻過程中，高溫階段冷卻速度快，低溫階段冷卻速度慢，有利于獲得馬氏體，避免了鋼材料由于冷卻不均勻而產(chǎn)生變形、裂開等現(xiàn)象。
[0013]本發(fā)明在淬火和回火工藝之間增加了碳配分處理，且采用硝酸鹽作為碳配分的介質(zhì)，保證了碳配分的過程中加熱溫度均勻，從而使馬氏體中過飽和的碳能均勻的擴散到奧氏體中，對奧氏體富碳，得到穩(wěn)定的馬氏體和殘留奧氏體組織，提高了殘留奧氏體的機械穩(wěn)定性和抗沖擊性，從而保證鋼材料保持有較好的表面硬度。經(jīng)回火處理后，內(nèi)部的奧氏體開始進行向貝氏體等溫轉(zhuǎn)變，通過對保溫溫度和時間進行有效的控制，實現(xiàn)奧氏體向貝氏體的等溫轉(zhuǎn)變，內(nèi)部的奧氏體逐漸地轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，貝氏體組織均勻細(xì)小，同時富碳的殘留奧氏體穩(wěn)定至室溫，可確保鋼材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)具備良好的韌性。
[0014]本發(fā)明通過淬火-碳配分-回火工藝的配合，有效地改善了滲碳層的組織和性能，在保證硬度的前提下增加了鋼的韌性，克服了工件易斷裂、磨損量大的問題。通過本發(fā)明的工藝處理后的低合金耐磨鋼沖擊韌性好，硬度高，能滿足不同工況的使用條件。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0016]實施例1
預(yù)先熔煉獲得低合金耐磨鋼材料，低合金耐磨鋼材料由It堿性感應(yīng)爐熔制，化學(xué)成分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:c: 0.38%、S1:1.25%、Mn:1.10%、Cr:0.77%、Mo:0.18%、Cu:0.50%、Re:0.08%、P: 0-0.025%、S: 0-0.025%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0017]S1.進行奧氏體化處理，溫度為850°C，時間為50min。
[0018]S2.在鹽浴爐中等溫淬火，鹽浴以50%KN03+50%NaN03為介質(zhì)，溫度為290 °C，保溫時間Imin0
[0019]S3.在鹽浴爐中進行碳配分處理，配分溫度為360°C，以100%NaN03的為介質(zhì)，保溫時間為Imin。
[0020]S4.進行回火處理，回火溫度為320°C，在電阻爐中進行保溫，保溫時間為60min。
[0021]將經(jīng)熱處理工藝后獲得的低合金耐磨鋼，經(jīng)取樣處理后，用掃描電鏡和XRD分析，表面組織為15%-25%的馬氏體加下貝氏體加合金碳化物，貝氏體組織細(xì)小，里層組織為下貝氏體，心部組織為上貝氏體加下貝氏體，殘留奧氏體含量為6.2%，這種組織分布表面強度高、硬度好、耐磨，心部組織韌性好。經(jīng)測試其性能，測試結(jié)果為:表面硬度45-49HRC;沖擊韌性達25-30J/cm2o
[0022]實施例2
預(yù)先熔煉獲得低合金耐磨鋼材料，低合金耐磨鋼材料由It堿性感應(yīng)爐熔制，化學(xué)成分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:c: 0.38%、S1:1.25%、Mn:1.10%、Cr:0.77%、Mo:0.18%、Cu:0.50%、Re:0.08%、P: 0-0.025%、S: 0-0.025%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0023]S1.進行奧氏體化處理，溫度為830°C，時間為55min。
[0024]S2.在鹽浴爐中等溫淬火，鹽浴以50%KN03+50%NaN03為介質(zhì)，溫度為260°C，保溫時間5min。
[0025]S3.在鹽浴爐中進行碳配分處理，配分溫度為330°C，以100%NaN03的為介質(zhì)，保溫時間為5min。
[0026]S4.進行回火處理，回火溫度為300°C，在電阻爐中進行保溫，保溫時間為90min。
[0027]將經(jīng)熱處理工藝后獲得的低合金耐磨鋼，經(jīng)取樣處理后，用掃描電鏡和XRD分析，表面組織為15%-25%的馬氏體加下貝氏體加合金碳化物，貝氏體組織細(xì)小，里層組織為下貝氏體，心部組織為上貝氏體加下貝氏體，殘留奧氏體含量達到8.1%。這種組織分布表面強度高、硬度好、耐磨，心部組織韌性好。經(jīng)測試其性能，測試結(jié)果為:表面硬度50-55HRC;沖擊韌性達30-35J/cm2o
[0028]實施例3
預(yù)先熔煉獲得低合金耐磨鋼材料，低合金耐磨鋼材料由It堿性感應(yīng)爐熔制，化學(xué)成分和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:c: 0.38%、S1:1.25%、Mn:1.10%、Cr:0.77%、Mo:0.18%、Cu:0.50%、Re:0.08%、P: 0-0.025%、S: 0-0.025%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0029]S1.進行奧氏體化處理，溫度為8800C，時間為48min。
[0030]S2.在鹽浴爐中等溫淬火，鹽浴以50%KN03+50%NaN03為介質(zhì)，溫度為240°C，保溫時間3min。
[0031]S3.在鹽浴爐中進行碳配分處理，配分溫度為390°C，以100%NaN03的為介質(zhì)，保溫時間為3min。
[0032]S4.進行回火處理，回火溫度為350°C，在電阻爐中進行保溫，保溫時間為40min。
[0033]將經(jīng)熱處理工藝后獲得的低合金耐磨鋼，經(jīng)取樣處理后，用掃描電鏡和XRD分析，表面組織為15%-25%的馬氏體加下貝氏體加合金碳化物，貝氏體組織細(xì)小，里層組織為下貝氏體，心部組織為上貝氏體加下貝氏體，殘留奧氏體含量達到6.0%。這種組織分布表面強度高、硬度好、耐磨，心部組織韌性好。經(jīng)測試其性能，測試結(jié)果為:表面硬度43-47HRC;沖擊韌性達23-28J/cm20
【主權(quán)項】
1.一種低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征在于包括以下步驟: S1.將熔煉獲得的鋼材料加熱至820-880°C進行奧氏體化處理； S2.鋼材料進行等溫淬火； S3.鋼材料在高于Ms點以上的溫度保溫，所述Ms點以上的溫度即330-390°C之間的某一溫度，進行碳配分處理； S4.鋼材料進行回火處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征在于: 所述步驟S2中，等溫淬火所用的介質(zhì)為硝酸鹽。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征在于: 所述步驟32中，等溫淬火溫度為235-290°(:，保溫時間為1-51^11。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征在于: 所述步驟S3中，碳配分在鹽浴爐中進行，所用的介質(zhì)為硝酸鹽。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征在于: 所述步驟S3中，碳配分保溫時間為1-1Omin。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征在于: 所述步驟S4中，回火溫度為290-350 °C，保溫時間為30-90min。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征在于: 等溫淬火所用的介質(zhì)為KNO3和NaNO3的混合物，KNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40?50%，余量為NaNO3。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征在于: 碳配分所用的介質(zhì)為NaN03。9.根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征在于: 等溫淬火所用的介質(zhì)為KNO3和NaNO3的混合物，KNO3的質(zhì)量百分比為50%，余量為NaNO3。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征在于: 所述步驟SI中，鋼材料的熔煉過程包括:準(zhǔn)備好煉鋼用的原料，控制鋼材料的組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:C: 0.35-0.45%、S1:1.20-1.60%、Mn:1.00-1.40%^Cr: 0.70-0.90%、Mo:0.15-.0.25% ^ Cu: 0.40-0.60% ^ Re: 0.05-0.10%、P: 0-0.025%、S: 0-0.025%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)，用堿性感應(yīng)爐熔制。
【文檔編號】C21D1/607GK106011398SQ201610372087
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】王榮, 高 浩, 魏德強, 李新凱, 鐘盛, 韋鳳蘭, 王優(yōu), 胡超凡
【申請人】桂林電子科技大學(xué)