CN101117686A

CN101117686A - 一种马贝耐磨钢

Info

Publication number: CN101117686A
Application number: CNA2007101311987A
Authority: CN
Inventors: 宋润泽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2008-02-06

Abstract

本发明公开了一种马贝耐磨钢，其组成和重量的百分比如下：C：0.25～0.55，Si：0.3～1.2，Mn：1.5～3.0，Cr：0.8～2.5，MO：1.5～3.0，Ni：0.3～1.0，P、S≤0.06，其余为Fe和不可避免的杂质。使得用该材质所浇注的铸件在铸态空冷下就能够得到硬度较高的马氏体组织和综合性能较好的贝氏体组织，使得铸件具有较高的强度和良好的耐磨性，具备制造工艺简单，经济效益较明显的优点。

Description

一种马贝耐磨钢

技术领域

本发明涉及一种铸态下具有较高硬度和韧性的耐磨钢，尤其是一种马贝耐磨钢。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，矿山、电力、水泥、工程机械等行业每年消耗的金属耐磨材料约300万吨以上。目前，常用的耐磨材料主要是铸铁类和耐磨钢系列。在耐磨钢系列中，它可分为高锰钢和高、中、低碳合金钢类。

高锰钢的冲击韧性高(a_K＝147)J/cm²)，但其耐磨性只有在人冲击工况下通过加工硬化才能实现，而冲击较小时不足以使高锰钢产生加硬化，所以易被磨损。耐磨合金钢是近20年来国内外根据各自的用途和资源状况发展起来的，其综合性能较好，一般应用于中等冲击又要求有一定耐磨性的工况下，并且生产成本不高，可通过调整成分和热处理工艺，满足不同的工况要求。

目前，耐磨合金钢的研制与应用，大部分是通过热处理来获得高硬度、高韧性和高耐磨性，如专利号为95103150的中国发明专利中请文献公开了一种低合金耐磨钢，其具体的化学成分为C：0.25～0.50，)Si：1.0～1.5，Mn：1.5～1.9，Cr：1.0～1.40，Mo：0.2～0.4，V：0.05～0.10，B：0.001～0.003，Re：0.02～0.05，P≤0.04，S≤0.04，其余为Fe，该材料主要用于矿山、煤炭、建材等工业领域用的耐磨易损件，如筒体衬板、端衬板等，但必须通过热处理，才能使硬度达到HRC50，a_K为58J/cm2，组织为回火马氏体M+少量贝氏体B+少量残余奥氏体，由于增加了一道热处理工序，延长了生产周期，提高了生产成本。专利号98100966的文献公开了一种火力发电厂用的铸态耐磨钢，其具体化学成分为C：0.30～0.45，Si：1.5～2.5，Mn：1.5～2.5，Cr：1.0～2.0，Mo：1.0～3.0，Ni：0.3～1.0，P、S≤0.04，Mg：0.01～0.06，Ca：0.01～0.06，Re：0.01～0.06，Zr：0.01～0.05，Nb：0.01～0.1，Ta：0.01～0.05，其余为铁。在该材质的实施例中，虽然铸件在铸态下就可使用，但必须在900～950℃打箱空冷，在300～350℃埋入砂中缓冷，增加了工人的劳动强度，操作过程费时费力。由于温度不易控制，工厂中实际操作较困难。另外，新加元素种类过多，生产中熔炼不易控制，且成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种马贝耐磨钢，铸态下组织为马氏体、贝氏体，具有较高的耐磨性和冲击韧性，在铸态下不需经过热处理就可直接投入生产使用。

本发明的技术方案是：一种马贝耐磨钢，其组成和重量的百分比如下：C：0.25～0.55，Si：0.3～1.2，Mn：1.5～3.0，Cr：0.8～2.5，MO：1.5～3.0，Ni：0.3～1.0，P、S≤0.06，其余为Fe和不可避免的杂质。

本发明马贝耐磨钢的化学成分限定范围理由如下：

(1)C：钢中的基本元素，对钢的硬度影响较大，为保证获得较高的硬度，提高耐磨性，将碳含量范围定在0.25～0.50％之间，在此范围内随C含量的增加，硬度增高，韧性也相应的增加。

(2)Mn：降低临界冷却速度，显著推迟奥氏体向珠光体转变，大大提高淬透性：在低含量范围内，对钢具有很人的强化作用，能够提高强度、硬度和耐磨性，并具有固溶强化作用；使珠光体和贝氏体转变区域分离，若含量太高时，使Ms点下降太多，室温时残余奥氏体量增加，在本发明中为了在铸态下就得到马氏体、贝氏体，经多次试验，将其含量范围定为1.5～3.0％。

(3)si：降低临界冷却速度，但对淬透性的提高影响比锰、铬小；不过硅能强化铁素体，当其含量适当时，使钢具有良好的综合性能，为此将硅含星控制在0.3～1.2％。

(4)Cr：降低临界冷却速度，提高钢的淬透性，且能使珠光体和贝氏体转变区域分离，在低合金范围内，对钢具有很大的强化作用，Cr不仅推迟奥氏体向珠光体转变。且同机体中的C结合形成碳化物，提高强度、硬度和耐磨性，但由于其是比较稀缺的资源，加入量较Mn含量少，其含量范围定为0.8～2.5％。

(5)MO：降低临界冷却速度，提高钢的淬透性；且能显著推迟奥氏体向珠光体转变，并使珠光体和贝氏体转变曲线发生分离，但对贝氏体转变曲线右移影响较小，冷却时易获得贝氏体组织：且能固溶强化强化基体，提高高温性能，故选定钥含量为0.4～1.2％。

(6)Ni：降低临界冷却速度，促使钢生成马氏体，具有固溶强化作用；提高钢的强度，而不降低钢的塑性；由于镍的原料价格昂贵，且若含量过高，使残余奥氏体量增加，故将其含量范围定为0.3～1.0％。

(7)P：钢中含P量较高(≥0.1％)时，形成Fe₂P在晶粒周围析出，降低钢的塑性和韧性，故其含量越低越好，一般为≤0.06％。

(8)S：在钢中以FeS-Fe共晶体存在于钢的晶粒周围，降低钢的力学性能，其含量也应越低越好，一般为≤0.06％。

本发明的制备方法是：将废钢放入炉内加热熔化，炉料全熔后插铝脱氧，再加入铬铁、钼铁、镍板，取样分析C、Mn，加生铁，调C，加Mn-Fe、si-Fe，插铝终脱氧，将炉内钢液的温度升至1650～1670℃出钢，用砂型铸造，浇注的温度1500～1530℃，浇注破碎机衬板，每块重约15kg，浇注，半小时后打箱，清磨，经检测铸态硬度为HRC＝45～50，a_k≥33J/cm²，金相组织为M+B+残余奥氏体。

本发明优点是：在中碳合金钢的基础上，通过控制加入合金元素Mn、Cr的含量来提高材料的淬硬性、淬透性和机械性能，使得用该材质所浇注的铸件在铸态空冷下就能够得到硬度较高的马氏体组织和综合性能较好的贝氏体组织，使得铸件具有较高的强度和良好的耐磨性，具备制造工艺简单，经济效益较明显的优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1用中频炉(150kg)熔炼，化学成分(重量百分比)如下：

C：0.38，Si：0.9，Mn：1.8，Cr：1.2，MO：0.8，Ni：0.3，P、S≤0.06，其余为Fe和不可避免的杂质。

将废钢放入炉内加热熔化，炉料全熔后插铝脱氧，再加入铬铁、钼铁、镍板，取样分析C、Mn，加生铁，调C，加Mn-Fe、si-Fe，插铝终脱氧，将炉内钢液的温度升至1650～1670℃出钢，用砂型铸造，浇注的温度1500～1530℃，浇注破碎机衬板，每块重约15kg，浇注，半小时后打箱，清磨，经检测铸态硬度为HRC＝45～50，ak≥33J/cm²，金相组织为M+B+残余奥氏体。

装机考核证明，本发明材质的衬板的使用寿命是原ZGMn13、高锰钢材质衬板的2.1倍。

实施例2用中频炉(150kg)熔炼，化学成分(重量百分比)如下：

C：0.50，Si：0.9，Mn：2.4，Cr：2.0，MO：0.8，Ni：0.5，P、S≤0.06，其余为铁和不可避免的杂质，将废钢放入炉内加热熔化，炉料全熔后插铝脱氧，再加入铬铁、钼铁、镍板，取样分析C、Mn，加生铁，调C，加Mn-Fe、si-Fe，插铝终脱氧，将炉内钢液的温度升至1650～1670℃出钢，用砂型铸造，浇注的温度1500～1530℃，浇注破碎机衬板，每块重约10kg，浇注，半小时后打箱，清磨，经检测铸态硬度为HRC＝50～58，a_k＝50J/cm²，金相组织为M+B+残余奥氏体。

装机考核证明，本发明材质的锤头使用寿命与原高铬铸铁材质锤头的寿命基本相当，但成本只有其一半。

实施例3用中频炉(150kg)熔炼，化学成分(重量百分比)如下：

C：0.45，Si：0.9，Mn：2.2，Cr：1.6，MO：0.8，Ni：0.5，P、S≤0.06，其余为铁和不可避免的杂质，将废钢放入炉内加热熔化，炉料全熔后插铝脱氧，再加入铬铁、钼铁、镍板，取样分析C、Mn，加生铁，调C，加Mn-Fe、si-Fe，插铝终脱氧，将炉内钢液的温度升至1650～1670℃出钢，用砂型铸造，浇注的温度1500～1530℃，浇注破碎机衬板，每块重约10kg，浇注，半小时后打箱，清磨，经检测铸态硬度为HRC＝45～50，a_k≥33J/cm²，金相组织为M+B+残余奥氏体。

装机使用证明，本发明材质所做的破碎机腭板的使用寿命是同等条件下ZGMn13高锰钢材质的2.3倍。

Claims

1.一种马贝耐磨钢，其特征是：其组成和重量的百分比如下：

C：0.25～0.55，Si：0.3～1.2，Mn：1.5～3.0，Cr：0.8～2.5，MO：1.5～3.0，Ni：0.3～1.0，P、S≤0.06，其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所的一种马贝耐磨钢，其特征是：其制备方法是：将废钢放入炉内加热熔化，炉料全熔后插铝脱氧，再加入铬铁、钼铁、镍板，取样分析C、Mn，加生铁，调C，加Mn-Fe、si-Fe，插铝终脱氧，将炉内钢液的温度升至1650～1670℃出钢，用砂型铸造，浇注的温度1500～1530℃，浇注破碎机衬板，每块重约15kg，浇注，半小时后打箱，清磨，经检测铸态硬度为HRC＝45～50，ak≥33J/cm^Z，金相组织为M+B+残余奥氏体。