一種高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼及其制備方法，尤其涉及一種用于制作乳輥 等耐磨工裝部件的高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 球墨鑄鋼是近年來國外研究出來的一種新型工程材料，其化學(xué)成分一般屬于過共 析范圍，碳含量一般在1. 0~1. 8%，娃含量1. 1~1. 6%。而一般鋼碳含0. 7~1. 2%為高 碳鋼，含碳大于1. 4%被視作禁區(qū)，因脆性太大而無法使用。如果鋼中含碳量增加時(shí)，能提高 硬度和耐磨性，所以國外最先考慮鋼中含碳化物的同時(shí)也包含石墨，因?yàn)樘蓟锪Ｗ訑?shù)量 增多，使耐磨性提高，而石墨具有自潤滑作用，對(duì)提高耐磨性作用很大幫助，同時(shí)改善了鋼 的切削性。
[0003] 乳輥主要用于乳制車輪和輪轂等產(chǎn)品上的工裝，乳輥的工作條件十分惡劣，熱乳 過程中除承受乳制力外，還受到金屬流動(dòng)產(chǎn)生的切向摩擦。如果使用常規(guī)的球墨鑄鋼進(jìn)行 制作的話，常常會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度和耐磨性不夠、乳輥表面硬度不均勻而導(dǎo)致局部耐磨性差的現(xiàn) 象，以及在使用過程中容易出現(xiàn)開裂、使用壽命短等問題。因此，基于上述情況，發(fā)明一種具 有尚強(qiáng)度和尚耐磨性的球墨鑄鋼具有一定的實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼，其具有力學(xué)性能優(yōu)異、高強(qiáng)度、高 耐磨性的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的制備方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼，鑄鋼內(nèi)含有球狀石墨，鑄鋼的化學(xué)成分及質(zhì)量百分比 為：1. 35%~1. 5% 的 C，1. 3%~1. 6% 的 Si，0. 6%~0? 8% 的 Mn，0. 8%~1. 0% 的 Cr， 0. 3%~0. 5%的Mo,0~0. 04%的P，0~0. 04%的S，其余為Fe和雜質(zhì)，各化學(xué)成分的質(zhì) 量百分比總和為100%。
[0008] -種高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的制備方法，該方法包括如下步驟：
[0009] (1)合金熔煉：根據(jù)球墨鑄鋼的合金組分及含量進(jìn)行配料，將增碳劑、廢鋼、鉬鐵、 鉻鐵和回爐料裝放入感應(yīng)爐內(nèi)，待全部熔化成鋼水后依次進(jìn)行除渣、扒渣、保溫和光譜成分 分析，出爐前加入錳鐵和硅鐵；
[0010] (2)孕育和球化處理：將熔煉好的合金控制在出爐溫度范圍內(nèi)，并預(yù)先在澆包包 底放入稀土硅和硅鐵，硅鐵作為孕育劑覆蓋在稀土球化劑表面，鋼水出爐后要在澆包內(nèi)進(jìn) 行充分?jǐn)嚢瑁?br>[0011] (3)澆注：澆注前澆口對(duì)準(zhǔn)澆口杯，待溫度達(dá)到澆注溫度時(shí)全流澆注，當(dāng)鋼水上升 至大冒口 2/3高度時(shí)減流保持鋼水緩慢上升；
[0012] (4)熱處理：對(duì)澆注后的球墨鑄鋼采用正火加回火的方式進(jìn)行熱處理；所述正火 方式為以不高于60°C/min的加熱速度先加熱至950±30°C保溫，保溫時(shí)間依球墨鑄鋼的壁 厚大小進(jìn)行調(diào)整，再將溫度降至850±20°C出爐吹風(fēng)正火；回火方式為以不高于60°C /min 的加熱速度加熱至650 ±30°C保溫后隨爐冷卻。
[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟（1)中，增碳劑采用高溫煅燒石墨化晶體型增碳劑。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟（2)中，出爐溫度為1550~1600°C;硅鐵的粒度不大于15mm。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟（3)中，澆注溫度為1440~1480°C;整個(gè)澆注過程不允許出 現(xiàn)斷流和紊流。
[0016] 本發(fā)明具有如下有益效果：
[0017] (1)本發(fā)明的高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼，尤其適用于乳輥等各類耐磨工裝部件其具有 優(yōu)異的力學(xué)性能、強(qiáng)度高、耐磨性好。具體的說，本發(fā)明高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的抗拉強(qiáng)度 彡800Mpa，延伸率彡1. 0%，硬度彡30HRC。
[0018] 本發(fā)明的高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼中存在一定數(shù)量的球狀石墨和碳化物，不僅具備優(yōu) 良的耐磨性，球狀石墨的存在使其還具有較高的抗熱裂、熱疲勞性能，同時(shí)還具有良好的減 震性能和切削性能。此外，由于石墨相的存在避免了所制工件與被乳工件間的粘著磨損，顯 著提高工件的表面質(zhì)量。
[0019] (2)本發(fā)明的合金元素配比優(yōu)化，所需的合金元素較少，而且完全不需要使用Ni、 V、Nb、W、Ti等貴金屬，生產(chǎn)成本大大降低，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來說具有非常高的實(shí)用價(jià)值，利于 推廣使用。
【附圖說明】
[0020] 圖1是實(shí)施例1的高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的金相組織照片（100X);
[0021] 圖2是實(shí)施例2的高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的金相組織照片（100X);
[0022] 圖3是實(shí)施例3的高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的金相組織照片（100X);
[0023] 圖4是實(shí)施例4的高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的金相組織照片（100X);
[0024] 圖5是實(shí)施例5的高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的金相組織照片（100 X)。
【具體實(shí)施方式】
[0025] -種高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼，其化學(xué)成分，按質(zhì)量百分比計(jì)：C :1. 35~1. 5%，Si: 1. 3 ~1. 6 %，Mn :0? 6 ~0? 8 %，Cr :0? 8 ~1. 0 %，Mo :0? 3 ~0? 5 %，P :彡 0? 04 %，S : < 0. 04%，余量為鐵和不可避免雜質(zhì)。
[0026] 高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的制備方法，包括如下步驟：
[0027] (1)合金熔煉：根據(jù)合金組分及含量進(jìn)行配料，按照合金配料將增碳劑、廢鋼、鉬 鐵和鉻鐵、回爐料等裝入感應(yīng)爐內(nèi)，待全部熔化成鋼水后進(jìn)行除渣、扒渣、保溫、光譜成分分 析，出爐前加入錳鐵、硅鐵；其中，增碳劑是采用高溫煅燒石墨化晶體型增碳劑。
[0028] (2)孕育和球化處理：將熔煉好的合金控制在出爐溫度范圍內(nèi)，并預(yù)先在澆包包 底放入稀土硅和硅鐵，其中硅鐵作為孕育劑覆蓋在稀土表面，粒度不大于15mm，鋼水出爐 后要在澆包內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢枰源偈乖杏颓蚧幚磉M(jìn)行完全；其中，出爐溫度宜控制在 1550 ~1600°C。
[0029] (3)澆注：澆注前澆口對(duì)準(zhǔn)澆口杯，待達(dá)到澆注溫度時(shí)全流澆注，鋼水上升至大冒 口 2/3高度時(shí)減流保持鋼水緩慢上升，整個(gè)澆注過程不允許出現(xiàn)斷流紊流現(xiàn)象；其中，澆注 溫度宜控制在1440~1480°C。
[0030] (4)熱處理：對(duì)澆注的試棒或鑄件采用正火+回火的方式進(jìn)行熱處理。其中，正火 工藝為以不高于60°C/min的加熱速度先加熱至950±30°C保溫一定時(shí)間，保溫時(shí)間依試棒 或鑄件壁厚大小進(jìn)行調(diào)整，再將溫度降至850±20°C出爐吹風(fēng)正火?；鼗鸸に嚍橐圆桓哂?60°C /min的加熱速度加熱至650±30°C保溫一定時(shí)間后隨爐冷卻。
[0031] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0032] 實(shí)施例1:
[0033] 在堿性中頻感應(yīng)爐中依次加入1. 30%增碳劑、78. 98%廢鋼、1. 43%鉻鐵、0.53% 鉬鐵和16. 0%回爐料，待全部熔化成鋼水后進(jìn)行除渣、扒渣、保溫、光譜成分分析，待溫度達(dá) 到1450°C時(shí)加入0. 28%錳鐵、1. 17%硅鐵；將熔煉好的合金控制在1570°C的出爐溫度，并 預(yù)先在澆包包底放入0. 31 %稀土硅和硅鐵，并將粒度不大于15mm的硅鐵覆蓋在稀土表面， 鋼水出爐后在澆包內(nèi)進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁郎囟冗_(dá)到1460°C時(shí)進(jìn)行澆注，鑄件清砂后先以不高 于60°C /min的加熱速度先加熱至940°C保溫4h，再將溫度降至850°C出爐吹風(fēng)正火，再以 不高于60°C /min的加熱速度加熱至650°C保溫4h后隨爐冷卻。本實(shí)施例的高強(qiáng)度耐磨球 墨鑄鋼的化學(xué)成分以及力學(xué)性能檢測結(jié)果詳見表1和表2,由圖1所示，金相組織主要為珠 光體和碳化物，并伴隨有球狀石墨析出。
[0034] 表1高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的化學(xué)成分
[0035]
[0038] 實(shí)施例2 :
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