專利名稱：一種貝氏體耐磨鑄鋼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在沖擊作用下使用的耐磨鑄鋼制造技術(shù)，特別涉及一種貝氏體耐磨鑄鋼的制備方法。
背景技術(shù)：
耐磨鑄鋼是冶金、建材、礦山、水泥等領(lǐng)域廣泛使用的耐磨材料，從該材料的成分劃分，廣泛使用的耐磨鑄鋼一般可主要分為奧氏體耐磨鋼、馬氏體耐磨鋼和貝氏體耐磨鋼，奧氏體耐磨鋼的典型代表為傳統(tǒng)的高錳鋼，經(jīng)水韌處理后使用，硬度大約在HB150-250，韌性大約在150-300J/cm2。其主要適用于高應(yīng)力磨損條件；馬氏體耐磨鋼主要是指低碳多 元化低合金鋼，經(jīng)過(guò)淬火+回火處理后使用，硬度大約在HRC45-55，沖擊韌性一般20J/cm2，其主要適用地低應(yīng)力磨損工況條件；貝氏體耐磨鋼是指中碳高硅多元低合金鋼，經(jīng)相應(yīng)的熱處量獲得貝氏體組織，硬度大約在40-50HRC左右，沖擊韌性約在20-30J/cm2，該耐磨鋼一般適用于中等應(yīng)力條件的磨損工況，是一種韌性與硬度匹配較理想的耐磨鑄鋼。中國(guó)專利200710131198. 7公開(kāi)了一種馬貝耐磨鋼，其組成和重量的百分比如下C 0. 25 O. 55，Si 0. 3 L 2，Mn 1. 5 3. 0，Cr 0. 8 2. 5，MO 1. 5 3. 0，Ni 0. 3
I.0，P、S ( O. 06，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。使得用該材質(zhì)所澆注的鑄件在鑄態(tài)空冷下就能夠得到硬度較高的馬氏體組織和綜合性能較好的貝氏體組織，該材質(zhì)不適合在高沖擊重載荷工況下使用。中國(guó)專利200510079346. 6公開(kāi)的超細(xì)貝氏體耐磨鋼及其制造工藝，它是一種高碳 MnCrWSiAlV 系低合金鋼，其化學(xué)成分為 wt % C O. 7-1. 1，MnO. 5-3. O, Cr O. 5-3. O, W
O.1-2. O, Si O. 5-3. O, Al O. 1-2. O, V O. 0-0. 3，S < O. 05，P < O. 05，其余為 Fe。雖然采用該技術(shù)后硬度達(dá)到HRC 60-65，韌度達(dá)到40-80J/cm2，適合在高應(yīng)力和低應(yīng)力磨損條件下使用，該技術(shù)同樣存在著較復(fù)雜的熱處理工藝，屬高碳鋼系列。中國(guó)專利200510025978. 4涉及一種貝氏體耐磨鋼板制備工藝，其化學(xué)成分重量百分?jǐn)?shù)(wt% )為C 為 O. 18-0. 40，Si 為 O. 4-1. 2，Mn 為 I. 5-2. 5，Mo 為彡 O. 8，Cr ( I. O,S < O. 05,P < O. 05，變質(zhì)劑為O. 05-0. 2，余量為鐵和多余的微量雜質(zhì)。通過(guò)設(shè)計(jì)合理的成分和多元微合金化處理，用電爐或轉(zhuǎn)爐進(jìn)行熔煉，軋制工藝為初軋溫度為1050 1150°C，終軋溫度為840 920°C，軋后空冷或堆冷。該技術(shù)生產(chǎn)成本較高，工藝不易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本較低，工藝易控制，具有良好的韌性和硬度匹配的貝氏體耐磨鑄鋼的制備方法。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種貝氏體耐磨鑄鋼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟I)采用廢鋼、錳鐵、硅鐵、鑰鐵、鉻鐵、鈦鐵、釩鐵、稀土硅作為熔煉用原材料，按以下重量百分比的化學(xué)組成C為O. 2-0. 6% ；S為O. 7-2. 5% ；Mn為O. 3-3. 0% ；Mo為O. 1-1. 5% ；Cr 為 O. 2-3. 0% ；Ti ( O. 5% ；V ( 0. 5% ；RE ( 0. 5% ;S、P 彡 0. 06%,其余為 Fe 進(jìn)行配料；2)將廢鋼加入電爐中熔清后，依次將錳鐵、硅鐵、鑰鐵加入等待全部熔清后加入鉻鐵再進(jìn)一步熔清，用鋁絲脫氧處理，再將鋼液沖入同時(shí)放置鈦鐵、釩鐵、稀土、RE的澆包；3)在澆注溫度為1500 1550°C條件下進(jìn)行澆注成形，冷卻后打箱取出鑄件進(jìn)行清砂處理；4)將清砂處理后的鑄件放入熱處理爐中進(jìn)行升溫，當(dāng)溫度到達(dá)850 1000°C時(shí)保溫；保溫完成后再將鑄件放入200 350°C鹽浴爐中進(jìn)行保溫，最后出爐空冷，即可獲得貝氏體耐磨鑄鋼。上述方案中，步驟4)所述升溫的速度彡300°C /小時(shí)。所述保溫的時(shí)間，是指按鑄件厚度每增加20mm，保溫時(shí)間延長(zhǎng)I小時(shí)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低廉、鑄造和熱處理工藝較簡(jiǎn)單易控制；所得貝氏體耐磨鑄鋼的硬度為> 45HRC ；Akv > 9J ;抗拉強(qiáng)度> 1200Mpa ;延伸率> 5%，適用于高應(yīng)力磨損場(chǎng)合，使用壽命長(zhǎng)，如制作破碎機(jī)錘頭、襯板；水泥泵車彎管，挖掘機(jī)斗齒等材料。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合幾個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例II)采用廢鋼、錳鐵、硅鐵、鑰鐵、鉻鐵、鈦鐵、釩鐵、稀土硅(RE)作為熔煉用原材料，按以下重量百分比的化學(xué)組成C 0. 2% ；Si 0. 7% ；Mn :0. 3% ；Mo :0. 1% ；Cr :0. 2% ；Ti :0. 1% ；V 0. 1% ；RE 0. 2% ;S、P 0. 03%，其余為 Fe 進(jìn)行配料。2)將廢鋼加入電爐中熔清后溫度達(dá)1500°C時(shí)，依次將錳鐵、硅鐵、鑰鐵加入等待全部熔清后加入鉻鐵再進(jìn)一步熔清，用鋁絲脫氧處理，再將鋼液沖入同時(shí)放置鈦鐵、釩鐵、稀土、RE的澆包(每種原材料粒度大約為5 10mm，且盡量放在包底)靜置I分鐘待完全熔化。3)當(dāng)澆包溫度為1550°C時(shí)進(jìn)行澆注，澆注完成后2小時(shí)打箱取出鑄件并進(jìn)行清砂處理。4)將清砂處理后的鑄件放入電爐中，以升溫速度80°C /小時(shí)進(jìn)行升溫處理，當(dāng)溫度到達(dá)850°C時(shí)進(jìn)行保溫處理，鑄件最大厚度為30mm，確定的保溫時(shí)間I. 5小時(shí)；保溫完成后迅速出爐放入200°C鹽浴爐中進(jìn)行保溫(保溫時(shí)間同前)，最后出爐空冷。本實(shí)施例所獲得貝氏體耐磨鑄鋼的硬度為HRC46. 2(五個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)；Akv 25. 6J (三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)；抗拉強(qiáng)度1206Mpa (三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)(三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)；延伸率13· 6%(三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)。采用本實(shí)施例耐磨鑄鋼制備的水泥泵車用彎管壽命是高錳鋼(ZGMnl3)的3倍以上；是復(fù)合彎管(內(nèi)襯為高鉻鑄鐵，外套為碳鋼)壽命的I. 6倍。實(shí)施例2本實(shí)施例的工藝步驟同實(shí)施例I相同，只是其中的一些工藝參數(shù)稍有不同I)按以下重量百分比的化學(xué)組成為C 0. 6% ；Si 2. 5% ；Mn :3. 0% ；Mo :1. 5% ；Cr 3. 0% ；Ti 0. 5% ；V 0. 5% ；RE :0. 5% ;S、P :0. 06%,其余為 Fe 進(jìn)行配料。
3)當(dāng)澆包溫度為1500°C時(shí)進(jìn)行澆注，澆注完成后2小時(shí)打箱取出鑄件并進(jìn)行清砂處理。4)將清砂處理后的鑄件放入電爐中，以升溫速度300°C /小時(shí)進(jìn)行升溫處理，當(dāng)溫度到達(dá)1000°c時(shí)進(jìn)行保溫處理，鑄件最大厚度為20mm，確定的保溫時(shí)間I小時(shí)；保溫完成后迅速出爐放入350°C鹽浴爐中進(jìn)行保溫(保溫時(shí)間同前)，最后出爐空冷。本實(shí)施例所獲得貝氏體耐磨鑄鋼的硬度為HRC54. 7(五個(gè)數(shù)據(jù)的平均值);Akv 10. IJ(三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)；抗拉強(qiáng)度1321Mpa(三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)(三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)；延伸率彡6. 1% (三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)。采用本實(shí)施例耐磨鑄鋼制備的挖掘機(jī)斗齒，材料成本和熱處理成本較ZG30CrMnSi使用壽命提高約30%左右，但其使用壽命是ZG30CrMnSi的3倍左右。
實(shí)施例3本實(shí)施例的工藝步驟同實(shí)施例I相同，只是其中的一些工藝參數(shù)稍有不同I)按以下重量百分比的化學(xué)組成C 0. 4% ；Si 1. 5% ；Mn :2. 0% ；Mo :1. 0% ；Cr
I.8% ；Ti 0. 05% ；V 0. 03% ；RE :0. 03% ;S、P :0. 04%，其余為 Fe 進(jìn)行配料。3)當(dāng)澆包溫度為1520°C時(shí)進(jìn)行澆注，澆注完成后2小時(shí)打箱取出鑄件并進(jìn)行清砂處理。4)將清砂處理后的鑄件放入電爐中，以升溫速度200°C /小時(shí)進(jìn)行升溫處理，當(dāng)溫度到達(dá)980°C時(shí)進(jìn)行保溫處理，鑄件最大厚度為80mm，確定的保溫時(shí)間4小時(shí)；保溫完成后迅速出爐放入300°C鹽浴爐中進(jìn)行保溫(保溫時(shí)間同前)，最后出爐空冷。本實(shí)施例所獲得貝氏體耐磨鑄鋼的硬度為HRC50. 2(五個(gè)數(shù)據(jù)的平均值);Akv 12. 6J (三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)；抗拉強(qiáng)度1291Mpa (三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)(三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)；延伸率彡8. 3%(三個(gè)數(shù)據(jù)的平均值)。采用本實(shí)施例耐磨鑄鋼制備的破碎機(jī)錘頭和襯板較高錳鋼(ZGMnl3)使用壽命提高約2. 5倍以上。
權(quán)利要求
1.一種貝氏體耐磨鑄鋼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 1)采用廢鋼、錳鐵、硅鐵、鑰鐵、鉻鐵、鈦鐵、釩鐵、稀土硅作為熔煉用原材料，按以下重量百分比的化學(xué)組成C 為 O. 2-0. 6% ；S 為 O. 7-2. 5% ；Mn 為 O. 3-3. 0% ；Mo 為 O. 1-1. 5% ；Cr 為O.2-3. 0% ；Ti ( O. 5% ；V ( O. 5% ；RE ( O. 5% ;S、P 彡 O. 06%,其余為 Fe 進(jìn)行配料； 2)將廢鋼加入電爐中熔清后,依次將錳鐵、硅鐵、鑰鐵加入等待全部熔清后加入鉻鐵再進(jìn)一步熔清，用鋁絲脫氧處理，再將鋼液沖入同時(shí)放置鈦鐵、釩鐵、稀土、RE的澆包； 3)在澆注溫度為1500 1550°C條件下進(jìn)行澆注成形，冷卻后打箱取出鑄件進(jìn)行清砂處理； 4)將清砂處理后的鑄件放入熱處理爐中進(jìn)行升溫，當(dāng)溫度到達(dá)850 1000°C時(shí)保溫；保溫完成后再將鑄件放入200 350°C鹽浴爐中進(jìn)行保溫，最后出爐空冷，即可獲得貝氏體耐磨鑄鋼。
2.如權(quán)利要求I所述的貝氏體耐磨鑄鋼的制備方法，其特征在于，步驟4)所述升溫的速度彡3000C /小時(shí)。
3.如權(quán)利要求I所述的貝氏體耐磨鑄鋼的制備方法，其特征在于，所述保溫的時(shí)間，是指按鑄件厚度每增加20mm，保溫時(shí)間延長(zhǎng)I小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種貝氏體耐磨鑄鋼的制備方法，包括以下步驟采用廢鋼、(錳、硅、鉬、鉻、鈦、釩)鐵、稀土、RE作為熔煉用原材料，按以下重量百分比的化學(xué)組成C為0.2-0.6%；S為0.7-2.5%；Mn為0.3-3.0%；Mo為0.1-1.5%；Cr為0.2-3.0%；Ti≤0.5%；V≤0.5%；RE≤0.5%；S、P≤0.06%，其余為Fe進(jìn)行配料；將廢鋼、(錳、硅、鉬、鉻鐵)等全部熔清后，脫氧處理，再將鋼液沖入同時(shí)放置鈦鐵、釩鐵、稀土、RE的澆包；在澆注溫度為1500～1550℃條件下進(jìn)行澆注成形；將鑄件放入熱處理爐中升溫至850～1000℃保溫；再將鑄件放入200～350℃鹽浴爐中進(jìn)行保溫，最后出爐空冷，即可獲得貝氏體耐磨鑄鋼。
文檔編號(hào)C21D6/00GK102877008SQ20121037865
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者皇志富, 邢建東, 高義民, 馬勝?gòu)?qiáng), 李燁飛 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)