CN102230135A - 一种马氏体耐磨钢及其制造方法 - Google Patents

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张乾磊
张乾秋
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Abstract

本发明涉及一种马氏体耐磨钢及其制备方法，按化学成分质量百分比为：C0.30～0.35、Si0.6～1.2、Mn1.0～1.5、Cr2.5～3.5、B0.003～0.007、Ti0.03～0.06、Re0.1～0.15、Al0.01～0.03、S≤0.035、P≤0.035，其余为Fe，经熔炼工艺和热处理工艺，制得马氏体耐磨钢。本发明所提供的马氏体耐磨钢的制造方法，不使用Mo、Ni等贵重的合金元素，通过本发明制得的马氏体耐磨钢，其力学性能符合国家标准，而且，其耐腐蚀性较高锰钢有明显提升，作业时间或耐磨性可提高1～3倍。

Description

一种马氏体耐磨钢及其制造方法
技术领域
本发明属于铸钢领域，涉及耐磨铸件，尤其是一种马氏体耐磨钢及其制造方法。
背景技术
现行的耐磨铸钢主要有高锰钢和低合金钢。高锰钢是一种奥氏体钢，起始硬度低，只有在较大冲击载荷或接解应力作用下，才能发挥表面加工硬化现象而起到耐磨的作用，但在实际工况中，90％以上的工艺都不能使高锰钢有效硬化，使得高锰钢的实际耐磨性不能令人满意。
目前国外中低碳合金马氏体耐磨钢多为Cr、Mo、Ni系合金钢，热处理工艺采用淬火加低温回火的工艺，以获得高强度、高硬度和一定韧性的合金性能。我国中低碳合金耐磨铸钢的研究和应用始于20世纪80年代以后，取得了一系列成果，较典型的钢种是30CrMnSiMoNi和Cr5Mo钢，期间有一段时间还着力开发了符合我国合金资源情况的Si、Mn系合金30Si2Mn。现在人们逐渐认识到了多元合金化是提高耐磨铸钢淬透性、强韧性和硬度的有效方法，因而国内外耐磨铸钢采用Cr、Mo、Ni、Si、Mn多元合金，用于制造球磨机衬板、破碎机锤头、挖掘机斗齿等耐磨件。
经检索，发现与本专利内容相关的两篇专利文献，其中：公开号为CN1528937的中国专利提供了一种高屈强比高强韧性铸造马氏体不锈钢，特点是其化学成分中含有：C≤0.06％、Cr 11-16.5％、Ni 3.50-6.0％、Mn≤2％、Mo 0.5-2％、Si＜1％，余量为Fe和少量杂质，杂质包括Al、[O]、[N]、[H]、S、P，其含量分别为Al＜0.15％、[O]＜0.01％、[N]＜0.03％、[H]≤0.0005％、S≤0.020％、P≤0.025％；公开号为CN1600889的中国专利提供了一种微合金马氏体耐磨铸钢及制造方法，其化学成分为wt％：C 0.25～0.34、Si 0.3～0.7、Mn 1.15～1.65、Cr 0.5～1.0、B 0.0005～0.005、Ti 0.01～0.06、Ce 0.01～0.045、La 0.01～0.035、Al0.01～0.1、S≤0.035、P≤0.035，其微合金化处理工艺为先在熔炼炉内于1600～1610℃加入TiFe，再在浇包内加入或在倾出钢水同时向浇包内投入RESiFe和BFe合金。
本专利内容与上述两篇专利有较大不同。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足之处，提供一种马氏体耐磨钢及其制造方法，在中低碳合金马氏体耐磨钢的基础上，利用配比合理的微量元素代替昂贵的Mo、Ni等元素，通过稳定的微合金工艺达到或超出Cr、Mo、Ni系合金马氏体耐磨钢的强度、韧性和耐磨性。
本发明实现目的的技术方案如下：
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明不使用Mo、Ni等贵重的合金元素，而是通过微合金化来达到强韧化和硬韧化目的，因而制造成本较低、微合金化处理工艺先进、稳定性好、热处理工艺简单且其强度、硬度、韧性及耐磨性优良、使用寿命长。
2、通过本发明制得的马氏体耐磨钢，其力学性能符合国家标准，而且，其耐腐蚀性较高锰钢有明显提升，作业时间或耐磨性可提高1～3倍。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
一种马氏体耐磨钢，按化学成分(质量百分比)：C 0.30～0.35、Si 0.6～1.2、Mn 1.0～1.5、Cr 2.5～3.5、B 0.003～0.007、Ti 0.03～0.06、RE 0.1～0.15、Al 0.01～0.03、S≤0.035、P≤0.035，其余为Fe。
其制造方法包括熔炼工艺和热处理工艺：
(1)熔炼工艺：
第一步微合金化处理：采用中频感应电炉熔炼，1550～1600℃时加入Cr、Mn、Si，将熔炼后的钢水投入浇包；
第二步微合金化处理：向浇包内投入RESiFe，浇注时温度为1600℃，然后冷却制得毛坯铸件；
将毛坯铸件经拆箱、打磨后投入加热炉；
(2)热处理工艺：
淬火：加热炉升温至650℃，保温2～4小时后，经1000～1050℃水池中淬火，2小时后，投入回火炉；
回火：回火炉温度控制在170～200℃，回火5～8小时，冷却后得到马氏体耐磨钢ZG35CrMn2SiREBTi。
通过上述方法制得的马氏体耐磨钢ZG35CrMn2SiREBTi，其力学性能和制作成耐磨件后使用效果分别见表1和表2：
表1马氏体耐磨钢ZG35CrMn2SiREBTi力学性能表
Figure BDA0000069005870000031
表2马氏体耐磨钢ZG35CrMn2SiREBTi使用效果表
Figure BDA0000069005870000032
结果分析，通过本发明制得的马氏体耐磨钢ZG35CrMn2SiREBTi其力学性能符合国家标准，而且，其耐腐蚀性较高锰钢有明显提升，其作业时间或耐磨性可提高1～3倍。

Claims (3)

1.一种马氏体耐磨钢，其特征在于：按化学成分质量百分比为：C 0.30～0.35、Si 0.6～1.2、Mn 1.0～1.5、Cr 2.5～3.5、B 0.003～0.007、Ti 0.03～0.06、RE 0.1～0.15、Al 0.01～0.03、S≤0.035、P≤0.035，其余为Fe。
2.制造如权利要求1所述的马氏体耐磨钢的方法，包括熔炼工艺和热处理工艺，其特征在于：其步骤为：
其制造方法包括熔炼工艺和热处理工艺：
(1)熔炼工艺：
第一步微合金化处理：采用中频感应电炉熔炼，1550～1600℃时加入Cr、Mn、Si，将熔炼后的钢水投入浇包；
第二步微合金化处理：向浇包内投入RESiFe进行浇注，浇注时温度为1600℃，然后冷却制得毛坯铸件；
将毛坯铸件经拆箱、打磨后投入加热炉；
(2)热处理工艺：
淬火：加热炉升温至650℃，保温2～4小时后，经1000～1050℃水池中淬火，2小时后，投入回火炉；
回火：回火炉温度控制在170～200℃，回火5～8小时，冷却后得到马氏体耐磨钢。
3.根据权利要求1所述的马氏体耐磨钢，其特征在于：所述马氏体耐磨钢由高密度位错马氏体和片状马氏体的混合物相互夹杂组成。
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