專利名稱：一種高強度耐磨損耐沖擊的合金鑄鋼及制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬材料領(lǐng)域，主要涉及礦山、冶金、建材、電力、機械、鑿巖、軍械等行業(yè)，它是一種可廣泛用于制造在強烈碰撞性沖擊和強烈磨損條件下而工作要求其強度高、韌性好、耐磨損、無斷裂、壽命長的零部件之新型合金鑄鋼。本發(fā)明還涉及一種高強度耐磨損耐沖擊的合金鑄鋼的制造工藝。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中不論是抗中低沖擊強烈磨損還是抗勝似爆炸性劇烈沖擊中的強烈磨損的合金鑄鋼，普遍存在著易斷裂、不耐磨、壽命短、更換頻繁、成本高的現(xiàn)象。多年來它一直是一項急需解決而始終末能從根本上全面徹底解決的技術(shù)經(jīng)濟(jì)難題。
造成上述結(jié)果的原因多而復(fù)雜，由于破碎、研磨工況中的變化過程是一個涉及諸多因素復(fù)雜的物理變化過程，它需要力學(xué)、運動學(xué)、金屬材料學(xué)、熱處理學(xué)等多方面的學(xué)科知識和豐富的實踐經(jīng)驗相結(jié)合才有可能解決實際問題。但目前尚缺乏對這些復(fù)雜應(yīng)用工況作全面、科學(xué)的具體分析，更缺乏對滿足這些特殊工況要求的金屬材料、成份的科學(xué)配制與合理、經(jīng)濟(jì)的熱處理工藝相結(jié)合的實際性研究及對應(yīng)用市場的正確指導(dǎo)，這是造成上述結(jié)果的重要原因。
例如在深層鉆井鑿巖中，不同區(qū)域其巖層硬度不一樣，即使是同一巖井，不同深度，其巖石硬度也不一樣，從而使得鑿巖機鉆頭所受鑿巖力和磨損程度隨巖井深度變化而變化。所以對不同的井層硬度應(yīng)采用不同性能的鉆頭。而水泥磨機襯板所承受的旋轉(zhuǎn)振蕩性沖擊和磨損是由其所容裝的主研磨體鋼球及被磨體物料之重量、硬度及磨機轉(zhuǎn)速所共同決定的。對同一工況下，磨機襯板所承受的沖擊和磨損在磨機旋轉(zhuǎn)中呈周期性變化。由于襯板和磨機筒體壁為弧形板式固定聯(lián)接，且同步轉(zhuǎn)速不高，所以對襯板的硬度和耐磨性選擇十分重要，主研磨體鋼球之硬度比物料硬度要高，而比襯板硬度要低，否則不僅會影響到水泥產(chǎn)量和質(zhì)量，而且還會大大降低襯板使用壽命。
高速旋轉(zhuǎn)的破碎機錘頭特別是進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的重型破碎機錘頭，它們在破碎過程中由于被破碎物料之大小、形狀、重量、硬度都是無規(guī)律變化的，致使其所受的沖擊和反沖力的大小、方向、作用點及所受磨損程度隨時間變化而急劇變化，從而大大地增加了破碎機錘頭或板錘能完全滿足耐磨、耐沖擊、破碎比大、破碎率高、破碎產(chǎn)量高、使用壽命長的技術(shù)難度。
目前國內(nèi)為達(dá)到耐磨損耐沖擊之目的，根據(jù)應(yīng)用情況不同，有的采用耐磨鑄鐵；有的采用昂貴的高強度馬氏體或奧氏體不銹鋼；有的采用45#鋼或低合金鋼鍛件，經(jīng)整體調(diào)質(zhì)，其工作部位表淬；而更多的則是采用高錳鋼。
現(xiàn)將它們的化學(xué)成份、機械性能、金相組織及適用工況列表如下關(guān)于國內(nèi)目前主要采用的耐磨耐沖擊材料有關(guān)成份、性能、組織、用途的統(tǒng)計表表(1)-1國內(nèi)目前主要采用的耐磨、耐沖擊材料的化學(xué)成份(％)

表(1)-2 國內(nèi)目前主要采用的耐磨、耐沖擊材料的性能、組織及用途

從表中標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嵺`數(shù)據(jù)結(jié)果顯見耐磨合金白口鑄鐵雖有很高的硬度而表現(xiàn)出良好的耐磨性，但其抗沖擊韌性和抗拉強度很低，顯然不能作為強沖擊和劇烈磨損場合的選用材料；兩種耐磨合金白口鑄鐵含貴重元素(Cr、Mo、Ni)總量分別高達(dá)17.5％、26％；無疑致使其生產(chǎn)成本劇增；為減少耐磨鑄件的重量誤差，實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)破碎和磨損的自身動量平衡，這種耐磨件又必須進(jìn)行加工前的退火軟化熱處理，待加工后為提高其綜合機械性能又必需進(jìn)行淬火和回火熱處理，這樣就進(jìn)一步增加了這種耐磨零件的生產(chǎn)成本。就用途而言，它只能制作負(fù)載不大，低微沖擊的耐磨件，因其成本高，所以它必將失去使用價值。高強度(馬氏體和奧氏體)不銹鋼，雖有較高的抗拉強度，但其硬度和抗沖擊韌性仍然較低，也不能滿足強沖擊和劇烈磨損的場合；又因其貴重金屬元素(Cr、Mo、Ni、V及Mn等)之含量總和分別高達(dá)22.11％，34.75％；再加上熱處理費用，無疑用這兩種材料制作中等級的耐磨、耐沖擊的錘頭等確實不合算。
我國對高錳鋼制定了GB5680-86之標(biāo)準(zhǔn)，就標(biāo)準(zhǔn)而言并不苛刻，但我國多數(shù)企業(yè)都不能生產(chǎn)出完全符合標(biāo)準(zhǔn)的高錳鋼；還有的企業(yè)生產(chǎn)的高錳鋼布滿了氣孔、夾砂甚至裂紋。即使是完全符合要求經(jīng)水韌處理后金相組織為均勻奧氏體的高錳鋼，因其工作表面奧氏體組織只有在足夠量的沖擊、耐損下方才轉(zhuǎn)變成高硬度的馬氏體，達(dá)到耐磨的目的。所以在碰撞沖擊和磨損較為平緩的工況條件下，高錳鋼表現(xiàn)出嚴(yán)重地耐磨性不足；而在大、重、硬物的碰撞性破碎的劇烈沖擊和強烈磨損下它卻又表現(xiàn)出嚴(yán)重的強度、韌性之不足而經(jīng)常斷裂。
采用低合金鋼鍛件，經(jīng)調(diào)質(zhì)后有較好的綜合機械性能，對工作面表淬后硬度也尚好；但淬硬層深度較淺，被磨損后需重新退火，預(yù)熱補焊，回火；再重新加工、表淬并整體低溫回火，故其費用很高；另其抗沖擊韌性也不高；所以它只能適于中等沖擊和磨損的工況場合。
為滿足現(xiàn)實生產(chǎn)中耐磨、耐沖擊的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，有的廠家引進(jìn)國外的技術(shù)和設(shè)備，有的直接購買國外的產(chǎn)品部件?，F(xiàn)將國內(nèi)外技術(shù)和設(shè)備比較先進(jìn)的企業(yè)，用它們最好的耐磨、耐沖擊之材料制造的最能代表材料性能的產(chǎn)品——破碎機錘頭的主要情況列表如下目前國內(nèi)外主要廠家所制造錘頭的性能、價格統(tǒng)計一欄表表(2)

從總體情況看來，目前國內(nèi)采用耐磨、耐沖擊材料所制造的破碎機錘頭均屬于一般輕型錘頭，錘頭本身重量在8kg～50kg之間；所以僅用于一般小規(guī)模生產(chǎn)，所破物料粒度不大且較松軟，如孔雀石、石灰石、玻璃等的低微沖擊。其使用壽命總體來說一般在1～3個月，由于使用中陸續(xù)斷裂時常發(fā)生，導(dǎo)致不少廠家一個月需停產(chǎn)高達(dá)5～6次去更換斷裂錘頭。
北京重型機器廠從丹麥引進(jìn)技術(shù)制造的合金鋼錘頭，不僅價格高，且綜合機械性能并不理想，其使用期根據(jù)所破物料不同一般亦只有3～5個月。廣西柳州水泥廠在引進(jìn)丹麥破碎設(shè)備的同時先后購買了丹麥、澳大利亞、日本的耐磨耐沖擊材料產(chǎn)品——錘頭。其價格昂貴6.5萬元～12萬元(含關(guān)稅、運費)；其使用期也只不過在8～10個月，周期內(nèi)碎石產(chǎn)量為90～110萬元。其耐磨和抗沖擊韌性仍不能完全滿足生產(chǎn)要求。
經(jīng)檢索中國專利，發(fā)現(xiàn)兩個專利，其專利號和專利名分別為95118510(一種中錳奧氏體耐磨鑄鋼)；96119545(一種耐磨鑄鋼)?，F(xiàn)將這兩者聲稱的化學(xué)成份、性能數(shù)據(jù)等分別列表如下表(3)-1

表(3)-2

經(jīng)反復(fù)研讀95118510發(fā)明專利，了解到發(fā)明者的意圖是解決高錳鋼在水韌處理后的單一奧氏體組織在非強烈沖擊和磨損下其工作表面之奧氏體不能迅速轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，其表面硬度和耐磨性呈現(xiàn)出欠佳的狀態(tài)缺陷；發(fā)明者通過降低高錳鋼中的C、Mn之含量以提高M(jìn)s、Md轉(zhuǎn)變溫度，輔加Cr、Mo以提高滲透性；再加少量稀土元素Re以凈化鋼水減少鋼中的P、S之含量，并增加鋼水的流動性提高其鑄造性能；使得發(fā)明者聲稱的中錳耐磨鋼經(jīng)水韌處理后獲得單相不穩(wěn)定奧氏體組織，在多次非強烈沖擊、磨損下因塑變在其表面之不穩(wěn)定奧氏體誘發(fā)大量形變馬氏體組織；而形變馬氏體之強化遠(yuǎn)高于高錳鋼的堆垛錯層和固溶元素交互作用的硬化方式，從而提高在非強沖擊磨損狀態(tài)下的耐磨性，以降低制造成本和使用成本的目的；并聲稱其兩實例比普通高錳鋼有提高使用壽命1～1.5倍的效果。
經(jīng)反復(fù)研究95118510發(fā)明專利全文，說明該專利發(fā)明條件尚不成熟，并缺乏實際使用價值之理由如下(1)該中錳鋼中顯示材料抗沖擊性能的重要數(shù)據(jù)指標(biāo)抗拉強度(Бb＝45kg/mm2)和抗沖擊韌性(αk＝30～40J/cm2)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國產(chǎn)普通高錳鋼ZGM13-4(Бb＝75kg/mm2，αk＝147J/cm2)；而決定材料耐磨性的初始表面硬度(HB＝230～250)和普通高錳鋼硬度(HB＝230)相近。
(2)就元素組配而言，這種錳鋼之Mn、Cr、Mo合金元素之最高含量總為11.2％；而高錳鋼中僅含Mn11～14％，顯然在這兩種合金總含量相近的錳鋼中由多種貴重合金元素組配的中錳鋼之原料費和冶煉費要高于高錳鋼，且增加了多元合金在冶煉中對各元素準(zhǔn)確含量的檢測和控制之難度及費用。
(3)其實施結(jié)果數(shù)據(jù)表明稀土元素Re的加入，并未使P、S含量減少；在這里使人們對Re有凈化鋼水的作用感到困惑；C、Mn之降低；Cr、Mo之輔加，不僅沒有提高中錳鋼之綜合機械性能，它和普通高錳鋼相比卻大為遜色。
綜上所述，由于這種聲稱耐磨的奧氏體中錳鋼和普通高錳鋼相比除工作表面之初始硬度相當(dāng)外，其它各項機械性能都要低得多，于是使人們對其聲稱的和普通高錳鋼相比有提高使壽命1～1.5倍的效果表示懷疑。
如果該發(fā)明專利中所述中錳鋼各項性能指標(biāo)屬實，那么它僅可制作破碎磨損粒度不大，轉(zhuǎn)速不高的輕量低沖擊之磨機襯板；但其強度、耐磨性會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于表(1)中價廉物美的20CrMo。
專利96119545發(fā)明者聲稱是通過一種由Mn、Cr、Mo、Ti、V(C、Si除外)多元且均為低含量元素，輔加微量B、Re元素(合金元素最高總含量為3.7％)，經(jīng)冶煉、澆鑄后再經(jīng)兩次熱處理獲取的一種高強度、高硬度、金相組織為回火馬氏體+貝氏體+少量殘余奧氏體的(中)合金鋼，以實現(xiàn)在中小能量的碰撞性沖擊和磨損下有足夠的強度及抗沖擊韌性，彌補單一奧氏體組織的高錳鋼在中小沖擊和磨損條件下表面初始硬度較低的奧氏體不能迅速通過加工硬化轉(zhuǎn)變成高硬度的馬氏體而不耐磨，使用壽命短的缺陷。
從該發(fā)明中推薦的兩種應(yīng)用狀態(tài)下的化學(xué)成份和三個應(yīng)用實例的效果數(shù)據(jù)分析，這種耐磨鋼有很高的強度Бb(抗拉強度)＝127～141kg/mm2；Бs(屈服強度)＝122～123kg/mm2，同時硬度也高(HB＝427～513，HRC＝45～54)；但其抗沖擊韌性卻較差，沖擊力Ak僅為65.8～76.5J，相當(dāng)于αk＝(82～96J/cm2)，但其硬度較耐磨鑄鐵硬度(HB＝522～551，HRC＝55～58)要低得多。
所以發(fā)明專利96119545(一種耐磨鑄鋼)根本不可能滿足進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)時大、重、硬物料破碎的高轉(zhuǎn)速，大動量、其作用和反作用力勝似爆炸性變化的劇烈沖擊和強烈磨損的工況狀態(tài)。按金屬材料金相組織和機械性能之柔性和剛性的關(guān)系，在通過一次回火，兩次冷卻獲取整體高硬度(HB＝427-513)、低伸延率和低收縮率下(δ＝6.3％～9.85％，ψ＝12.4～21.6％)，而抗沖韌性仍有中等值(82～95J/cm2)，其抗拉強度竟高達(dá)126kg/mm2以上，確實令人疑惑！如該專利所述性能數(shù)據(jù)確實，它無疑可用于制作低微沖擊狀態(tài)下以耐磨性能為主的磨機襯板等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高強度耐磨損耐沖擊的合金鑄鋼，充分滿足了劇烈沖擊和強烈磨損的工況使用的要求，使用壽命長，成本低。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種本發(fā)明的高強度耐磨損耐沖擊的合金鑄鋼的制造工藝。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施其技術(shù)特征是以C、Mn、Cr為主要元素，輔加少量Mo、V元素；這種鑄鋼再經(jīng)實施本發(fā)明所提供的制造工藝后，其顯微組織為均勻奧氏體，其晶內(nèi)和晶界間有少量微小彌漫型碳化物；這種鋼具有很高的強度和抗沖擊韌性；在受劇烈沖擊后，其工作表面奧氏體迅速轉(zhuǎn)變成高硬度(HRC＝68～71)的馬氏體，因而它又具有良好的耐磨性。在抗劇烈沖擊和強烈磨損條件下，所表現(xiàn)出的良好的綜合機械性能，到目前為止，國內(nèi)外還尚未發(fā)現(xiàn)有比它更好的材料存在。本發(fā)明鑄鋼的化學(xué)成份重量百分比含量見下表
本發(fā)明鑄鋼的化學(xué)成份(％)表(4)

本發(fā)明中的碳(C)一部份是固溶于奧氏體錳合金鋼的主要元素之一。另外，C還和固溶于奧氏體中的多余的各合金元素均以晶格復(fù)雜的原生碳化物Fe3C、VC、Mo2C、Cr7C3、Mn7C3等及再生(Fe.Cr)3C、(Cr.Fe)7C3、(Cr.Fe)23C6、(Mo.Fe)23C6等多種碳化物形式存在，從而提高了合金鋼的強度、硬度及耐磨性；因C溶于γ-Fe形成奧氏體之固溶體之最大含量為2％。為使經(jīng)水韌處理后的奧氏體其晶粒度最細(xì)晶粒度≤20μm2，其含碳量可定在0.8％～1.3％，若含C量太高，則會使其韌性下降，易于斷裂，因冶煉或熱處理中有少量脫碳可能，故本發(fā)明中含碳量控制在0.85％～1.25％范圍內(nèi)。
錳(Mn)是奧氏體錳合金鋼的主要成份，一部份Mn除固溶于奧氏體外并降低了奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度Ms，及形變誘發(fā)奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體的溫度Md，從而增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性；使C曲線向右和向下移，降低了臨界冷卻速度，因而提高了淬透性，可使截面很大的工件獲得均勻一致的金相組織，而另一部份存在于(Fe.Mn)3C、Mn7C等碳化物中，極大地提高了強度和沖擊韌性；另外Mn能和雜質(zhì)S形成MnS以溶渣形式自除，故Mn有凈化鋼水和自動除雜的功能。將Mn之含量控制在10％～12.5％，經(jīng)水韌處理后得到比較穩(wěn)定的單一奧氏體組織，其工作表面在受到?jīng)_擊和磨損后會迅速轉(zhuǎn)變成高硬度的馬氏體組織，從而大大地提高其硬度和耐磨性。
硅(Si)，硅常以脫氧劑配入，其含量在≤0.8％時，能全部固溶于奧氏體中并顯著地提高奧氏體鋼的強度。硅對奧氏體晶粒的長大和對奧氏體開始轉(zhuǎn)變成馬氏體的溫度Ms均無明顯影響；Si在奧氏體鋼內(nèi)形成碳化物之能力較Fe為弱，所以，Si不形成碳化物。但Si能顯著提高回火穩(wěn)定性，硅可以提高鋼水的流動性，以改善其鑄造性，故本發(fā)明中硅含量控制在0.45％～0.75％。
合金元素鉻(Cr)和鉬(Mo)它們一部份溶于奧氏體中，增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移，降低了臨界冷卻速度，從而均能提高鋼的淬透性；而Cr、Mo元素的另一部份全部溶于滲碳體(Fe3C)內(nèi)，以細(xì)微、分散、彌漫、穩(wěn)定的合金碳化物(Fe.Cr)3C、(Fe.Mo)3C、(Cr.Fe)23C6、(Mo.Fe)23C6等狀態(tài)存在于奧氏體晶界內(nèi)和晶界間，除阻礙奧氏體晶粒長大之外，并顯著地細(xì)化奧氏體晶粒并提高鋼的強度、硬度和耐磨性；Cr元素含量≤5％時，鋼的強度和硬度隨含鉻量的增加而增大，但鋼之韌性在含鉻量≤1％時，是隨其含量的增加而增大至323J/cm2；當(dāng)含鉻量1％≤x≤3％時，其韌性由323J/cm2下降至269.5J/cm2；當(dāng)含鉻量＞3％其韌性急劇下降。故本發(fā)明中含鉻量確定為1％～2％；Mo元素含量≤7％時，鋼的強度和硬度隨含Mo量的增加而增大，但鋼的韌性卻隨含Mo量的增加而由245J/cm2急劇下降至68.6J/cm2，特別是當(dāng)鋼中的含鉬(Mo)量＞0.4％時，其韌性下降特別顯著；所以Mo之含量應(yīng)控制在0.15％～0.4％之間。
釩(V)，V在奧氏體合金鋼中以分散、細(xì)小且硬度極高(HRC＝71-75)的碳化釩(VC)狀態(tài)存在于過冷奧氏體的晶界內(nèi)和晶界間強烈地阻礙著奧氏體晶粒的長大；當(dāng)V含量為0.04％～0.1％、奧氏體溫度在912℃～960℃時，其奧氏體晶粒變化甚微。因此，V的配入能顯著地改善奧氏體合金鋼之工作表面在沖擊和磨損下而產(chǎn)生的形變馬氏體的金相組織，使透鏡片狀馬氏體更加細(xì)密；無疑，它極大地提高鋼的強度、硬度和耐磨性；為提高形變馬氏體之硬度及耐磨性和過冷奧氏體的強度和耐沖擊韌性，V之含量確定為0.035％～0.095％。
磷(P)固溶于奧氏體中后有增大奧氏體晶粒長大之傾向；同時使鋼在常溫下的塑性和韌性下降，并有促進(jìn)C、Mn元素產(chǎn)生偏析的傾向，故本發(fā)明中P之含量確定為≤0.035％。
硫(S)在奧氏體鋼中以FeS和MnS的形式存在。MnS進(jìn)入溶渣，但FeS和Fe可生存低熔點的共晶體，分布在晶界上，削弱了晶界間結(jié)合力，使鋼在熱態(tài)受力時，極易破裂。本發(fā)明中S之含量控制在≤0.035％范圍內(nèi)。
本發(fā)明所述的一種高強度高硬度耐沖擊的合金鑄鋼，采用電弧爐冶煉；按2∶1的石灰粉和氟化粉造渣；煉鋼原料為廢鋼和鐵合金；爐料加入順序為廢鋼、鉻鐵及回爐料；待熔化后加入錳鐵、鉬鐵；在還原期加入Si，利用Mn、Si進(jìn)行初脫氧；再加入釩鐵；澆鑄前按每噸鋼水加入兩性氧化物鋁(Al)1kg進(jìn)行最終脫氧處理，出鋼溫度為1500℃～1510℃，待檢測確認(rèn)其化學(xué)成份符合本發(fā)明要求，當(dāng)鋼液溫度為1460℃～1480℃可進(jìn)行澆鑄。其具體生產(chǎn)工藝如下1.毛坯的澆鑄出鋼溫度為1500℃～1510℃，澆鑄溫度為1460℃～1480℃，鑄件應(yīng)在270℃～310℃開箱，開箱后應(yīng)立即進(jìn)行清砂和切割澆冒口工作，切割澆冒口時鑄件溫度應(yīng)為250℃～280℃。
2.對鑄件缺陷的處理如小氣孔、淺表裂紋、夾砂等，經(jīng)帶溫250℃～300℃打磨清除后，可采用奧107(A107)焊條，直流焊機進(jìn)行補焊，連同飛邊、毛刺、焊濺物一并采用高速砂輪打磨機打磨平整，或重新進(jìn)爐預(yù)熱至280℃～310℃左右，進(jìn)行上述磨、補工作。
3.退火處理將清整后的毛坯進(jìn)爐加熱至650℃～680℃，保溫6～8小時隨爐冷卻。
4.機械加工用YW2刀具，采用每秒小于2.5米之低速銑或車，或刨削之方式，按圖紙要求進(jìn)行加工。
5.水韌處理將加工好的鑄鋼件半成產(chǎn)品加熱至600℃～620℃保溫2～3小時，然后將爐溫續(xù)升至870℃～890℃并保溫2～4小時，再加熱到1040℃～1060℃，保溫4～6小時；最后快速出爐將鑄鋼件置于凈水量為鑄鋼重量10～12倍的快速環(huán)流水池中進(jìn)行連續(xù)快速冷卻處理。
本發(fā)明所述的一種高強度耐磨耐沖擊的合金鑄鋼經(jīng)水韌處理后常溫下為均勻奧氏體組織，其晶界內(nèi)和晶界間有少量微小彌漫性碳化物；其常溫下的奧氏體機械性能為Бb≥93kg/mm2，δ≥45.8％，αk＝224～238J/cm2，HB＝234～249。在劇烈沖擊和磨損下，其工作表面之奧氏體迅速轉(zhuǎn)變成高硬度(HRC＝66～71)的馬氏體，從而大大地增加了它的耐磨性。
本發(fā)明所述的一種高強度耐磨耐沖擊的合金鑄鋼，經(jīng)退火處理后大大地改善了其金相組織和加工性能，打破了多年來奧氏體耐磨鋼不可加工的傳說；同時滿足了大動量、高速旋轉(zhuǎn)破碎磨損中主破碎體的自身平衡。
本發(fā)明所及一種高強度耐磨耐沖擊的合金鋼在劇烈沖擊和強磨損條件下，和世界發(fā)達(dá)國家相比，其強度提高16％，抗沖擊韌性提高28.3％，耐磨壽命提高2.8倍以上(日本、西德、瑞典為8～9月，本產(chǎn)品為36個月還在繼續(xù)使用)；而價格僅為進(jìn)口價格的46％～25％。它和國內(nèi)技術(shù)設(shè)備先進(jìn)的企業(yè)制造的產(chǎn)品相比，其沖擊韌性較北重提高3.28倍；較上重提高1.31倍；較唐水機提高2.85倍；強度較上重提高30.4％，較唐水機提高54.3％。而產(chǎn)品價格和北重引進(jìn)技術(shù)設(shè)備制造的產(chǎn)品價格相當(dāng)(30000元/噸左右)。它從根本上全面、徹底地解決了礦山、冶金、建材、電力、機械、鑿巖、軍械等行業(yè)在劇烈沖擊和強烈磨損條件下長期存在的各種合金鑄鋼易斷裂、強度低、不耐磨、壽命短、更換頻繁、制造或使用成本高的經(jīng)濟(jì)技術(shù)難題。
按廣西柳州水泥進(jìn)口瑞典、比利時馬格公司產(chǎn)品價格(120000元/噸，折合14458美元/T)，使用周期以10個月，全國所及企業(yè)為700家計算；那么，10個月可為國家節(jié)匯3542.168萬美元；如果出口20000噸，并按現(xiàn)進(jìn)口最低價下降30％，則每年可為國家創(chuàng)產(chǎn)值9.1億元人民幣；折合美元為1.0964億元。
因此，它具有廣泛實用價值和推廣價值，并可獲得顯著企業(yè)效益和社會經(jīng)濟(jì)效益。
具體實施例方式
為進(jìn)一步解釋本發(fā)明，現(xiàn)將按照本發(fā)明的成份配方和制造工藝給出三個實例，具體實施工藝如下1.按本發(fā)明的化學(xué)成份配爐熔煉，待鋼液溫度在1500℃，并經(jīng)檢測成份合格，待除去熔渣當(dāng)溫度在1480℃時進(jìn)行澆鑄；當(dāng)鑄件冷至290℃時，開箱清砂；切割澆冒口溫度為270℃。2.對鑄件缺陷的檢查及處理經(jīng)仔細(xì)檢查鑄件92％以上完全合格，只有少量鑄件表面有局部的分散稀布3-5個小氣孔，再利用高速砂輪打磨干凈后，帶溫(T＝254℃)進(jìn)行補焊，焊條為A107；焊縫連續(xù)、飽滿、平整。3.退火處理將清整后的毛坯進(jìn)爐加熱至660℃，保溫6小時隨爐冷卻。4.機械加工用YW2刀具，采用每秒小于2.5米之低速車的方式，按圖紙要求進(jìn)行加工。5.水韌處理將加工好的鑄鋼件半成品加熱至610℃，保溫2小時，然后將爐溫續(xù)升至880℃，并保溫3小時，再加熱到1050℃，保溫6小時；最后快速出爐將鑄鋼件置于凈水量為鑄鋼重量10～12倍的快速環(huán)流水池中進(jìn)行連續(xù)快速冷卻處理。以上為實施例1的具體步驟，例2、3雷同。三例之具體化學(xué)成份和機械性能、用途及效果列表如下

權(quán)利要求
1.一種高強度耐磨損耐沖擊的合金鑄鋼，其組配元素重量百分比為C0.85～1.25； Si0.45～0.75； Mn10～12.5； Cr1～2；Mo0.15～0.4； V0.035～0.095； P≤0.035；S≤0.035；Fe82.935～87.515。
2.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1的高強度耐磨損耐沖擊的合金鑄鋼的制造工藝，它包括下列步驟(1)毛坯的澆鑄，出鋼溫度為1500℃～1510℃，澆鑄溫度為1460℃～1480℃，鑄件開箱清砂溫度在270℃～310℃，切割澆冒口溫度為250℃～280℃；(2)對鑄件缺陷的處理，經(jīng)帶溫250℃～300℃打磨清除后，采用A107焊條進(jìn)行補焊，焊縫應(yīng)連續(xù)、平整、光潔；(3)退火處理，將清整后的毛坯進(jìn)爐加熱至650℃～680℃，保溫6～8小時隨爐冷卻；(4)機械加工，用YW2刀具，采用每秒小于2.5米的低速銑或車，或刨削之方式加工；(5)水韌處理，將加工好的鑄鋼件半成品加熱至600℃～620℃，保溫2～3小時，然后將爐溫續(xù)升至870℃～890℃并保溫2～4小時，再加熱到1040℃～1060℃保溫4～6小時，出爐將鑄鋼件置于凈水量為鑄鋼重量10～12倍的環(huán)流水池中進(jìn)行連續(xù)冷卻處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強度耐磨損耐沖擊的合金鑄鋼及制造工藝。以C、Si、Mn、Cr為主要元素,輔加少量Mo、V元素,其余為Fe。這種鑄鋼經(jīng)實施本發(fā)明提供的制造工藝后,其組織為細(xì)晶粒均勻奧氏體,晶內(nèi)和晶界間有少量微小彌漫型碳化物;它表現(xiàn)出極高的強度和抗沖擊韌性,比現(xiàn)有高錳鋼ZGMn13－4的強度提高24%,抗沖擊韌性提高56.5%;工作表面的奧氏體受到劇烈沖擊和磨損后轉(zhuǎn)變成高硬度馬氏體(
文檔編號C22C38/38GK1363712SQ01133579
公開日2002年8月14日 申請日期2001年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月22日
發(fā)明者劉承剛 申請人:劉承剛