的尺寸要求進(jìn)行機(jī)械加 工；4)、對(duì)加工后的合金鋼進(jìn)行淬火熱處理，工藝為：200°C以下裝爐，升溫速度< 80°C /h， 900°C下保溫，后油淬；5)、最后對(duì)材料進(jìn)行回火熱處理，回火工藝為：200°C以下裝爐，升溫 速度< 80°C /h，300°C下保溫，后出爐空冷，最終獲得符合本發(fā)明化學(xué)成分的濕磨工況要求 下的合金耐磨鋼。
[0027] 選用爐料包括：生鐵、廢鋼、娃鐵、猛鐵、微碳絡(luò)鐵、銀鐵、f凡鐵等。具體成分件表1， 配料后各爐料構(gòu)成及重量見(jiàn)表2。
[0028] 表1爐料化學(xué)成分 （wt%)
[0033] (2)采用普通中頻感應(yīng)熔煉方法獲得合金耐磨鋼，用60kg鋼水制成10件梅花試 棒，采用Spectro-MAX x直讀光譜儀對(duì)澆注后的梅花試棒進(jìn)行了成品分析，結(jié)果如表3所示。 熔煉得到的合金成分在權(quán)利要求1的范圍內(nèi)。
[0034] 表3鑄件及試棒實(shí)際化學(xué)成分含量 （wt% )
[0035]
[0036] (3)采用退火工藝對(duì)鑄態(tài)合金鋼進(jìn)行熱處理，目的是改善材料的機(jī)械加工性能。退 火工藝為：200°C以下裝爐，升溫速度< 80°C /h，700°C下保溫5h (保溫時(shí)間根據(jù)試樣尺寸和 加熱爐放樣方式適當(dāng)調(diào)整），保溫后隨爐冷卻至250°C，出爐空冷，并根據(jù)零件的尺寸要求 進(jìn)行機(jī)械加工。
[0037] (4)對(duì)加工后的合金鋼進(jìn)行淬火熱處理，工藝為：200°C以下裝爐，升溫速度 < 80°C /h，900°C下保溫一段時(shí)間，具體保溫時(shí)間根據(jù)試樣尺寸和加熱爐放樣方式適當(dāng)調(diào) 整，然后油淬。
[0038] (5)最后對(duì)材料進(jìn)行回火熱處理，回火工藝為：200°C以下裝爐，升溫速度< 80°C / h，300°C下保溫2h，后出爐空冷，最終獲得符合本發(fā)明化學(xué)成分的濕磨工況要求下的合金耐 磨鋼。
[0039] 對(duì)熱處理后的力學(xué)性能進(jìn)行分析，洛氏硬度測(cè)試選取6-8個(gè)點(diǎn)，取其均值；沖 擊拉伸，采用三拉三沖原則，取平均值。得到材料的鑄態(tài)硬度為38. 3HRC，退火態(tài)硬度為 29.6HRC，最終回火后的力學(xué)性能如下：硬度為51.6HRC，抗拉強(qiáng)度為1600MPa，延伸率為 5. 2%，沖擊韌性為57. 4J/cm2。
[0040] 利用ZEISS200MAT型金相顯微鏡，觀(guān)察本發(fā)明低合金耐磨鋼的鑄態(tài)、退火態(tài)和回 火態(tài)組織，腐蝕劑選用的是5 %的硝酸酒精溶液。圖3是低合金耐磨鋼鑄態(tài)下放大500倍的 顯微照片，從該圖可以看出，合金鋼的組態(tài)組織是珠光體和鐵素體的混合組織，微觀(guān)照片中 深色為珠光體，白色塊狀為鐵素體。圖4為退火態(tài)放大500倍的顯微組織，粒狀珠光體的組 織形貌非常明顯，基體上析出了大量粒狀碳化物，碳化物分布也很均勻。圖5為回火態(tài)放大 500倍的組織，回火得到的是回火馬氏體組織，馬氏體的板條和片狀形態(tài)尚未完全消失。
[0041] 利用MSE-S微粒沖蝕磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)定低合金耐磨鋼在濕式?jīng)_蝕環(huán)境下的磨損率， 實(shí)驗(yàn)條件為：WA#8000粒子，漿體濃度為3wt %，噴射角度為90°，標(biāo)準(zhǔn)磨損力，磨損面積為 1mm2,試驗(yàn)溫度為25°C，試驗(yàn)濕度為72%RH。磨損率（μπι/g)=磨損深度/粒子量，從而得 到耐磨鋼的磨損率為1. 832 μ m/g，磨損率很小，說(shuō)明合金耐磨鋼在濕式環(huán)境下抗磨損性能 優(yōu)良。磨損率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖12的表4,相應(yīng)的磨損率如圖6所示。
[0042] 在烏克蘭低溫物理研究所生產(chǎn)的YTN-TB100型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試本發(fā)明低 合金耐磨鋼和對(duì)比材料ZGMnl3鋼的摩擦磨損性能。摩擦試樣為Φ9_Χ 20mm的圓柱樣，試 驗(yàn)溫度為室溫，摩擦速度為〇. 8m/s，磨損距離為1000m，對(duì)磨材料為GCrl5軸承鋼，加載正 壓力分別為20N、30N和40N。圖7、圖8和圖9為摩擦速度為0. 8m/s，載荷分別為20N、30N 和40N時(shí)，合金耐磨鋼和ZGMnl3鋼的摩擦系數(shù)隨磨損時(shí)間的變化，圖10為剔除磨損前5分 鐘的摩擦系數(shù)以及磨損過(guò)程中的壞點(diǎn)，取平均值得到的其不同載荷下的摩擦系數(shù)。摩擦系 數(shù)為摩擦力和正壓力的比值，從圖7、8和9,可以看出摩擦系數(shù)是一個(gè)波動(dòng)值，特別是在前 5min時(shí)間內(nèi)，同時(shí)可見(jiàn)合金耐磨鋼的摩擦系數(shù)略大于ZGMnl3鋼。從圖10可以看出，合金耐 磨鋼和ZGMnl3鋼的摩擦系數(shù)都在0. 400~0. 600之間，屬于正常范圍內(nèi)；合金耐磨鋼摩擦 系數(shù)在0. 500~0. 600之間，ZGMnl3鋼摩擦系數(shù)相對(duì)較小，在0. 400~0. 500之間。說(shuō)明 摩擦磨損過(guò)程中，同等正壓力下，合金耐磨鋼的摩擦力略大于ZGMnl3鋼，但在可接受范圍 內(nèi)，完全滿(mǎn)足工作的要求。圖11為最終測(cè)得不同載荷下摩擦磨損質(zhì)量損失，從圖中可以看 出，三個(gè)不同正壓力下，合金鋼和高錳鋼的摩擦磨損失重有所變化，但是本發(fā)明低合金耐磨 鋼的磨損質(zhì)量損失都是明顯低于對(duì)比ZGMnl3鋼的磨損質(zhì)量損失的，說(shuō)明同等條件下，低合 金耐磨鋼的抗磨損性能更好，使用壽命更長(zhǎng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于濕式磨損的低合金耐磨鋼，其特征是元素重量比為：c:0. 28-0. 32 %、 Cr:l. 3-1. 7 %,Cu:0. 3-0. 5 %、Mo:0? 3-0. 6 %、Mn: I. 0-1. 5 %、Ni :0? 7-1. 0 %、 Si :0? 5-0. 8%、Nb:0? 04-0. 08%、V:0. 06-0. 1 %、余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于濕式磨損的低合金耐磨鋼，其特征是元素重量比為： C :0. 30%、Cr :1. 50%、Cu :0. 45%、Mo :0. 50%、Mn :1. 20%、Ni :0. 95%、Si :0. 70%、Nb : 0. 04%、V :0. 08%、余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。3. -種權(quán)利要求1所述的用于濕式磨損的低合金耐磨鋼的熱處理工藝，其特征是： 采用退火工藝對(duì)鑄態(tài)合金鋼進(jìn)行熱處理，所述退火工藝為 ：200°C以下裝爐，升溫速度 < 80°C /h，700°C下保溫，保溫后隨爐冷卻至250°C，出爐空冷；再淬火熱處理，淬火工藝為： 200°C以下裝爐，升溫速度< 80°C /h，900°C下保溫，后油淬；最后進(jìn)行回火熱處理，回火工 藝為：200°C以下裝爐，升溫速度< 80°C /h，300°C下保溫，后出爐空冷。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供的是一種用于濕式磨損的低合金耐磨鋼及其熱處理工藝。元素重量比為：C:0.28-0.32％、Cr:1.3-1.7％、Cu:0.3-0.5％、Mo:0.3-0.6％、Mn:1.0-1.5％、Ni:0.7-1.0％、Si:0.5-0.8％、Nb:0.04-0.08％、V:0.06-0.1％、余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。退火工藝為：200℃以下裝爐，升溫速度≤80℃/h，700℃下保溫，保溫后隨爐冷卻至250℃，出爐空冷；再進(jìn)行淬火熱處理：200℃以下裝爐，升溫速度≤80℃/h，900℃下保溫，后油淬；回火熱處理：200℃以下裝爐，升溫速度≤80℃/h，300℃下保溫，后出爐空冷。本發(fā)明的合金鋼不僅具有高強(qiáng)度、高硬度、良好的韌性和優(yōu)異耐磨性，還具有一定的耐腐蝕性能。本發(fā)明的退火熱處理工藝，能改善該合金鋼的加工性能，以使材料獲得符合要求的性能指標(biāo)。
【IPC分類(lèi)】C21D6/00, C22C38/46
【公開(kāi)號(hào)】CN105018853
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510381981
【發(fā)明人】趙成志, 張賀新, 王鑫, 金天文
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月2日