CN108220816A - 一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢及其制备方法，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.10‑0.50％，硅0.4‑2.2％，锰0.5‑1.5％，磷＜0.04％，硫＜0.04％，铬0.5‑3.5％，镍0.2‑2.2％，钼0.1‑0.7％，硼0‑0.2％，铝0.1‑0.5％，铈0.2‑1.2％，锡0.02‑0.20％，钒0‑0.8％，钨0.1‑1.5％，铜0.05‑0.4％，钽0.005‑0.020％，钴0.05‑0.20％，镐0.05‑0.25％，镁0.01‑0.04％，钙0.003‑0.015％，钛0‑0.08％，铌0‑0.15％，余量为铁。通过特定的工艺制得的合金钢，既能够保证高韧性和抗冲击性能，又能够提高耐磨性和硬度。

Description

一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨金属材料技术领域，具体涉及一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢及其制备方法。
背景技术
合金钢是在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金钢，中合金钢和高合金钢。合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。
中国专利CN1335417公开了一种高温耐磨合金钢，其特征在于：采用下述组分和重量百分含量的原料通过熔炼和其它工艺流程生产制得的：77.5-79％的废钢，18.3-207％的高碳铬铁，0.67-1.0％的钼铁，0.33-0.5％的钒铁，适量的硅、锰脱氧剂，0.05-0.1％的钛铁，0.02-0.05％的锆，0.6-1.2％的铝和0.12-0.5％的稀土元素，这样制得的合金钢含碳1.45-1.70％，含铬11.0-12.5％，含钼0.4-0.6％，含钒0.15-0.30％，含钛0.02-0.05％，含锆0.02-0.05％，含铝0.6-1.2％，含稀土元素0.05-0.15％。该专利文献公开的高温耐磨合金钢，其采用增大碳和高合金元素的配比，虽然提高了一定的耐磨性能，但是大大增加了合金成本，且制造出的合金钢性能接近铁，脆性较大，韧性较差，不适合国内民用使用和推广。
中国专利CN105385939A公开了一种高强度高韧性合金钢的制造方法，其特征在于，包括由以下重量百分比的化学成分制备而成：碳0.3-0.58％、硅0.25-1.38％、锰0.55-1.55％、磷≤0.025％、硫0.02-0.025％、铬0.09-1.32％、镍0.28-0.62％、钼0.02-0.035％、钛0.18-0.20％、钒0.2-0.5％、钨0.4-0.9％、铌0.3-0.6％、钴0.11-0.15％、铜0.2-0.8％、铝≤0.2％、硼≤0.15％和氮≤0.3％。该专利文献公开的高强度高韧性合金钢的制造方法，以中碳钢生产，虽然硬度较高，但韧性较差，制备得到的合金钢脆性较大，用于打鹅卵石，合金钢容易损坏。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种成本低，抗冲击韧性高，耐磨性高、硬度高的低铬抗冲击高温耐磨合金钢及其制备方法。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.10-0.50％，硅0.4-2.2％，锰0.5-1.5％，磷＜0.04％，硫＜0.04％，铬0.5-3.5％，镍0.2-2.2％，钼0.1-0.7％，硼0-0.2％，铝0.1-0.5％，铈0.2-1.2％，锡0.02-0.20％，钒0-0.8％，钨0.1-1.5％，铜0.05-0.4％，钽0.005-0.020％，钴0.05-0.20％，镐0.05-0.25％，镁0.01-0.04％，钙0.003-0.015％，钛0-0.08％，铌0-0.15％，余量为铁。
优选的，所述低铬抗冲击高温耐磨合金钢包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.15-0.40％，硅0.6-2.0％，锰0.8-1.3％，磷＜0.04％，硫＜0.04％，铬1-3.5％，镍0.3-2.0％，钼0.1-0.5％，硼0-0.1％，铝0.1-0.3％，铈0.3-1.0％，锡0.02-0.15％，钒0-0.5％，钨0.1-1％，铜0.05-0.3％，钽0.005-0.015％，钴0.05-0.15％，镐0.05-0.2％，镁0.01-0.03％，钙0.003-0.01％，钛0-0.08％，铌0-0.15％，余量为铁。
优选的，其中磷和硫的重量百分比的总和小于0.04％。
本申请还提供了一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝、锡、钒、钨、铜、钽、钴、镐、镁、钙、铌、钛的合金；
(2)将步骤(1)中的配料放入中频炉内，向中频炉通低电流预热，预热后全负荷送电，至中频炉内配料熔化；
(3)将步骤(2)中熔化后的配料取样，分析测出硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝、锡、钒、钨、铜、钽、钴、镐、镁、钙和铌的重量百分比含量，与目标值对比分析，继续加入废钢、石墨和含有铬、镍、钼、钒、钨、铜、钽、钴、镐、镁、钙和铌的合金直至熔化；熔化铁水达中频炉体积的一半时加铬铁合金；铬铁合金熔化除渣后，加入铝、硼、铈稀土和钛合金熔化；熔化后加硅锰合金；调整硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝、锡、钒、钨、铜、钽、钴、铌、镐、镁、钙和铈稀土的重量百分比含量配比接近工艺目标值，加入石墨调整碳的含量配比接近工艺目标值；在出中频炉前5分钟加铈稀土和锡合金使铈和锡的重量百分比含量达到工艺目标值，得到熔料；
(4)将步骤(3)得到的熔料在温度为1600℃～1700℃时加入脱氧剂，然后出中频炉进行浇注成型得到合金钢；
(5)将步骤(4)浇注成型后得到的合金钢进行热处理即得成品。
优选的，所述步骤(2)中中频炉炉底垫有热石灰。
优选的，所述所述步骤(4)中的脱氧剂选自铝锰铁、钢芯铝、碳化硅中的任意一种。
优选的，所述步骤(5)中热处理包括扩散球化，淬火，回火。
优选的，所述步骤(5)中扩散球化具体为将步骤(4)浇注成型后的合金钢加热至1200℃，保温1.5～2.5小时，然后将其温度降到750℃，保温1～2小时，最后随中频炉冷却至室温。
优选的，所述步骤(5)中扩散球化具体为将步骤(4)浇注成型后的合金钢加热至1200℃，保温2小时，然后将其温度降到750℃，保温1.5小时，最后随中频炉冷却至室温。
采用这样特定的温度加热既能保证片状珠光体消失，又能保留一部分未完全溶于奥氏体的碳化物，作为球化核心，最终形成较粗大的颗粒状碳化物的正常球化组织，使化学成分均匀，提高合金钢的强度；
优选的，所述步骤(5)中淬火具体为扩散球化后得到的合金钢加热到1100℃，随即将其浸入水中冷却。
经淬火后的合金钢能够使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织。
优选的，所述步骤(5)中回火具体为将淬火后的合金钢重新加热到530℃，并保温2～3小时，最后随中频炉冷却至室温。
优选的，所述步骤(5)中回火具体为将淬火后的合金钢重新加热到530℃，并保温2.5小时，最后随中频炉冷却至室温。
经回火后的合金钢，能够消除淬火应力，并使残余奥氏体转变为贝氏体而提高硬度，进而保障合金钢的耐磨性和韧性。
本申请与现有技术相比，其详细说明如下：
碳和铬的主要作用是保证铸铁中碳化物数量和形态。随着含碳量的提高，碳化物增多；随着Cr/C比的增加，共晶碳化物的形貌经历了由连续网状→片状→杆状连续程度减小的过程，共晶碳化物晶体类型经历由M3C→M3C+M7C3→M7C3的变化过程。有资料指出：当共晶碳化物不变，且Cr/C为6.6-7.1时，同铬铸铁的断裂纹扩展能力最强。根据这些原理，宜将C量定为碳0.10-0.50％，Cr量为0.5-3.5％。基体中的Cr还可以提高材料的淬透性。镍的作用是增加高铬铸铁的淬透性，抑制奥氏体基体向珠光体的转变，促进马氏体基的形成。
钢中夹杂物,特别是硫化物的形状、大小、分布及数量严重地影响钢的性能,尤其是塑性和韧性。稀土加入钢中具有脱硫、除气的作用,根据稀土夹杂物生成的热力学条件和应用实践,稀土元素与氧和硫的亲和力显著大于锰和铝等,稀土元素容易与氧、硫发生共轭反应,生成小球状的RE2O2S、RE2S3等稀土夹杂物,显著地改善了多元低合金钢沿晶界产生的脆性断裂。因此,稀土变质处理后,夹杂物数量明显减少,夹杂物趋于球化并均匀地分布在钢中,使钢的韧性提高,冲击断口上将出现大量的韧窝。稀土是表面活性元素,可以增大结晶核心产生速度,阻止晶粒生长。晶粒的细化,有利于钢塑韧性的提高。随着稀土含量的增加,晶粒细化越明显,这与稀土元素能增加奥氏体晶界迁移的激活能有关。
本发明采用低碳，碳溶于铁形成固溶体，将其含量特定的控制在0.10-0.50％，能够保障钢的基本强度；硅能强化铁素体，提高钢的强度，脱氧、氢能力强，锰也能强化铁素体，锰溶于渗碳体中，获得合金渗碳体(FeMn)3C，同时又能使珠光体变细，能够有效脱硫、磷有害元素，铬能生成碳化物Cr7C3、(CrFe)2C6，提高钢的硬度，起到强化弥散作用；钼能够细化晶粒，防止回火脆性。硅的含量特定的控制在0.6-2.0％、锰的含量特定地控制在0.8-1.3％，能够增加淬硬层深度，保障合金钢的耐磨性，而且能够有效规避钢的回火脆性；钼的含量特定的控制在0.1-0.5％，能够进一步消除回火脆性，在保证合金钢延展性的同时能形成稳定的、弥散分布的碳化物相，进一步保障合金钢的强度；特定的将铬的含量控制在1-3.5％，能够减小其脆性，进而减小整个合金钢的脆性；硼溶于奥氏体时，溶解度低于0.03％，本发明特定的将硼含量控制在0-0.1％，游离出来的硼元素与铁发生化学反应，生产硼化铁，能够保障耐磨性，且溶于奥氏体的硼元素能够阻止铁素体自身生核，使铁素体围绕硼元素生核，使淬透性提高，且均匀性好；本发明特定的采用了铈稀土，铈稀土能够细化晶粒，净化熔体，消除柱状晶，提高致密性；将铈的含量特定的控制在0.3-1.0％，其与锡生成铈锡化合物，而没有发生化学反应的铈元素，则往晶界偏移，并且镶嵌在晶界的界面上，防止阻碍锡原子发生偏析现象，让游离的锡原子镶嵌在铁原子之间，由于锡原子的原子半径比铁原子的原子半径大，使铁素体发生晶格变形，从而使机体硬度、强度发生变化；特定的将镍的含量控制在0.3-2.0％，镍钉扎在机体中，既能阻碍硬质化合物往晶界偏析，又能使产生晶格变形的机体得以恢复，提高其冲击韧性；本发明特定的采用0-0.5％的钒、0.1-1％的钨、0.05-0.3％的铜、0.005-0.015％的钽、0.05-0.15％的钴、0.02-0.15％的镐、0.01-0.03％的镁、0.003-0.01％的钙、0-0.15％的铌，其作用是生成碳化钒、碳化钨等硬质合金及金属间化合物，加钽、钴、铌细化晶粒，并促使铌硼相生成。
本发明在整个合金钢在制备过程中，由于是在微碳下，基体是铁素体，柔韧性好，硬度提高很难，铌扩散渗透各个相中，既能细化晶粒，又能阻碍基体发生偏析现象；同时钴元素也能细化晶粒，而且既容易和铌形成金属间化合物又能和硼形成一种铌硼相，极易阻碍硬质化合物往晶界偏析，钽是最容易细化晶粒，强化机体的；能够促进铌相的形成；铜能够强化机体，当它在530℃以内，使机体产生较大的晶格变形，大于530℃之后，机体变形恢复；随着镍元素的增多，机体的冲击韧性提高，同时，镍钉扎在机体中，既能阻碍硬质化合物往晶界偏析，又能使产生晶格变形的机体难以恢复；随着镍元素的含量增加但在2.5％以内时，使晶格变形的机体恢复的难度加大，冲击韧性得以提高；硅主要起强化机体的作用，随着硅元素的增加，机体的冲击韧性呈现由高到低的变化；钒起细化晶粒的作用，同时和碳生成的化合物硬度高；钨微量时，也是起细化晶粒的作用，同时也和碳生成化合物，部分溶于机体，其余则析出在机体表面；钨和钒共用时，能促进钨的碳化物析出并附着在机体表面上；在这些元素的综合作用下，使生成的合金钢既具有极高的冲击韧性，又具有极高的耐磨性能。
在本发明中步骤(5)中的扩散球化是指将浇注成型后的合金钢加热至1200℃，并保温2小时，然后将温度降到750℃时，保温1.5小时，最后随中频炉冷却，采用这样特定的温度加热既能保证片状珠光体消失，又能保留一部分未完全溶于奥氏体的碳化物，作为球化核心，最终形成较粗大的颗粒状碳化物的正常球化组织，使化学成分均匀，提高合金钢的强度；淬火是指将分布于基体上的碳化物经扩散球化后而得到的合金钢加热到1100℃时，随即将其浸入水中冷却，经淬火后的合金钢能够使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织；回火是指将淬火后的合金钢重新加热到530℃，并保温2.5小时，最后随中频炉冷却，经回火后的合金钢，能够消除淬火应力，并使残余奥氏体转变为贝氏体而提高硬度，进而保障合金钢的耐磨性和韧性。
综上所述，本发明通过采用原料合理的配比，采用低碳低铬低硼，搭配铈稀土、钒、钨、铜、钽、钴以及铌等材料，依次通过确定配料、熔炼、取样调整、浇注成型和热处理最后制得的低铬耐磨合金钢，其硬度可以达到HRC42-56，其冲击功高达11-20(J/cm2)，本发明的合金钢既能够保证高韧性和抗冲击性能，又能够提高耐磨性和硬度。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.15％，硅1.0％，锰0.8％，磷0.01％，硫0.01％，铬1％，镍0.3％，钼0.1％，硼0.03％，铝0.1％，铈0.5％，锡0.02％，钒0.3％，钨0.1％，铜0.15％，钽0.005％，钴0.05％，镐0.05％，镁0.01％，钙0.003％，钛0.01％，铌0.05％，余量为铁。
其制备方法具体为：
(1)确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.15％，硅1.0％％，锰0.8％，磷0.01％，硫0.01％，铬1％，镍0.3％，钼0.1％，硼0.03％，铝0.1％，铈0.5％，锡0.02％，钒0.3％，钨0.1％，铜0.15％，钽0.005％，钴0.05％，镐0.05％，镁0.01％，钙0.003％，钛0.01％，铌0.05％，余量为铁。
(2)配料：选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝、锡、钒、钨、铜、钽、钴、镐、镁、钙和铌的合金；
(3)熔炼：先将步骤(2)中的配料放入炉底垫有热石灰的中频炉内，再向中频炉通低电流，中频炉内配料预热后全负荷送电，直至中频炉内配料熔化；
(4)取样调整：将步骤(3)中熔化后的配料取样，根据药水或光谱仪分析测出硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝、锡、钒、钨、铜、钽、钴、镐、镁、钙和铌的重量百分比含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢、石墨和含有铬、镍、钼、钒、钨、铜、钽、钴、镐、镁、钙和铌的合金直至熔化继续加料；熔化铁水达中频炉体积的一半时加铬铁合金；铬铁合金熔化除渣后，加入铝、硼、铈稀土和钛合金熔化；熔化后加硅锰合金；调整硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝、锡、钒、钨、铜、钽、钴、铌、镐、镁、钙和铈稀土的重量百分比含量配比接近工艺目标值，加入石墨调碳的含量配比接近工艺目标值；在出中频炉前5分钟加铈稀土和锡合金使铈稀土和锡的重量百分比含量达到工艺目标值；
(5)浇注成型：经步骤(4)达到工艺目标值后的熔料在温度为1650摄氏度时加入铝锰铁，然后出中频炉；
(6)热处理：将步骤(4)浇注成型后的合金钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品，其中扩散球化是指将浇注成型后的合金钢加热至1200℃，并保温2小时，然后将温度降到750℃时，保温1.5小时，最后随中频炉冷却；淬火是指将分布于基体上的碳化物经扩散球化后而得到的合金钢加热到1100℃时，随即将其浸入水中冷却；回火是指将淬火后的合金钢重新加热到530℃，并保温2.5小时，最后随中频炉冷却。
实施例2
一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.18％，硅1.5％，锰1％，磷0.02％，硫0.02％，铬2％，镍0.4％，钼0.2％，硼0.06％，铝0.2％，铈0.8％，锡0.06％，钒0.3％，钨0.6％，铜0.25％，钽0.008％，钴0.08％，镐0.05％，镁0.02％，钙0.003％，钛0.02％，铌0.1％，余量为铁。
其制备方法除工艺目标值不同外其余各步骤同实施例1。
实施例3
一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.3％，硅2.0％，锰1.3％，磷0.03％，硫0.01％，铬3.5％，镍2.0％，钼0.5％，硼0.1％，铝0.3％，铈1.0％，锡0.1％，钒0.5％，钨1％，铜0.3％，钽0.015％，钴0.15％，镐0.08％，镁0.025％，钙0.004％，钛0.08％，铌0.15％，余量为铁。
其制备方法除工艺目标值不同外其余各步骤同实施例1。
实施例4
一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.2％，硅1.5％，锰1.2％，磷0.02％，硫0.01％，铬2.0％，镍2.0％，钼0.5％，硼0.1％，铝0.3％，铈1.0％，锡0.15％，钒0.3％，钨1％，铜0.2％，钽0.015％，钴0.15％，镐0.08％，镁0.025％，钙0.004％，钛0.08％，铌0.15％，余量为铁。
其制备方法除工艺目标值不同外其余各步骤同实施例1。
实施例5
一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.4％，硅2.0％，锰1.2％，磷0.01％，硫0.02％，铬3.5％，镍2.0％，钼0.5％，硼0.1％，铝0.3％，铈1.0％，锡0.1％，钒0.5％，钨1％，铜0.3％，钽0.010％，钴0.10％，镐0.10％，镁0.025％，钙0.005％，钛0.08％，铌0.15％，余量为铁。
其制备方法除工艺目标值不同外其余各步骤同实施例1。
实施例6
一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.25％，硅2.0％，锰1.1％，磷0.02％，硫0.01％，铬1.75％，镍2.0％，钼0.3％，硼0.1％，铝0.3％，铈0.5％，锡0.1％，钒0.5％，钨1％，铜0.3％，钽0.010％，钴0.10％，镐0.06％，镁0.02％，钙0.005％，钛0.08％，铌0.15％，余量为铁。
其制备方法除工艺目标值不同外其余各步骤同实施例1。
实施例7
一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.15％，硅2.0％，锰1.3％，磷0.01％，硫0.01％，铬1.05％，镍2.0％，钼0.3％，硼0.1％，铝0.15％，铈0.5％，锡0.05％，钒0.5％，钨1％，铜0.3％，钽0.010％，钴0.10％，镐0.06％，镁0.02％，钙0.007％，钛0.04％，铌0.10％，余量为铁。
其制备方法除工艺目标值不同外其余各步骤同实施例1。
实施例8
一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.15％，硅2.0％，锰1.3％，磷0.01％，硫0.01％，铬1.05％，镍0.8％，钼0.2％，硼0.1％，铝0.1％，铈0.6％，锡0.07％，钒0.3％，钨0.8％，铜0.3％，钽0.010％，钴0.10％，镐0.06％，镁0.02％，钙0.007％，钛0.04％，铌0.10％，余量为铁。
其制备方法除工艺目标值不同外其余各步骤同实施例1。
实施例9
一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.25％，硅2.0％，锰1.3％，磷0.01％，硫0.01％，铬1.75％，镍0.8％，钼0.2％，硼0.1％，铝0.1％，铈0.6％，锡0.07％，钒0.3％，钨0.8％，铜0.3％，钽0.010％，钴0.10％，镐0.06％，镁0.02％，钙0.007％，钛0.04％，铌0.10％，余量为铁。
实施例10
一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.25％，硅2.0％，锰0.8％，磷0.02％，硫0.01％，铬1.85％，镍0.8％，钼0.2％，硼0.1％，铝0.1％，铈0.6％，锡0.07％，钒0.3％，钨0.8％，铜0.3％，钽0.010％，钴0.10％，镐0.06％，镁0.02％，钙0.01％，钛0.08％，铌0.10％，余量为铁。
对比例1
一种高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：77.5～79％的废钢，18.3～20.7％的高碳铬铁，0.67～1.0％的钼铁，0.33～0.5％的钒铁，适量的硅、锰脱氧剂，0.05～0.1％的钛铁，0.02～0.05％的锆，0.6～1.2％的铝和0.12～0.5％的稀土元素，这样制得的合金钢含碳1.45～1.70％，含铬11.0～12.5％，含钼0.4～0.6％，含钒0.15～0.30％，含钛0.02～0.05％，含锆0.02～0.05％，含铝0.6～1.2％，含稀土元素0.05～0.15％。
具体制备方法为：将234.5kg废钢、60kg高碳铬铁和3kg钼铁装入中频炉中进行熔炼，然后在出炉前8分钟在炉中加入1.5kg钒铁以及适量的锰脱氧剂，最后加入0.3kg钛铁、0.3kg锆、3kg铝、0.75kg铈和镧；将熔炼后按导卫轮工件造型进行砂型浇注所得的导卫轮合金钢件分两次进行退火，第一次是在1100℃进行扩散均匀退火，保温7小时，然后随炉冷却，第二次是球化退火，导卫轮合金钢件随炉升温至860℃，保温3小时后随炉冷却至730℃，再保温6小时，随炉冷至500℃出炉，空冷至室温；净退火处理所得的导卫轮合金钢件经粗加工后进行淬火处理，淬火温度取1000℃，保温时间为0.5～1小时，空冷至室温；将经淬火处理后的导卫轮合金钢件进行两次回火处理，温度选为220℃，得到成品。
对比例2
一种高温耐磨合金钢，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.3％、硅0.25％、锰0.55％、磷≤0.025％、硫0.02％、铬0.09％、镍0.28％、钼0.02％、钛0.18％、钒0.2％、钨0.4％、铌0.3％、钴0.11％、铜0.2％、铝≤0.2％、硼≤0.15％、氮≤0.3％余量为铁和不可避免的杂质。
其制备方法具体为：
S1、称取化学成分为碳0.3％、硅0.25％、锰0.55％、磷≤0.025％、硫0.02％、铬0.09％、镍0.28％、钼0.02％、钛0.18％、钒0.2％、钨0.4％、铌0.3％、钴0.11％、铜0.2％、铝≤0.2％、硼≤0.15％、氮≤0.3％和不可避免的杂质,进行混合投入冶炼炉中进行冶炼，得到合金钢坯料；
S2、将步骤S1中得到的合金钢坯料经过退火之后，放置锻造机上进行高温锻造，得到合金钢粗品；
S3、将步骤S2所得的合金钢粗品经过热处理之后，依次进行初热轧和精细热轧操作，得到高强度高韧性合金钢成品；
S4、将步骤S3所得的高强度高韧性合金钢成品经过退火热处理之后，冷却至室温，通过检验、包装入库。
所述步骤S1中冶炼温度加热到380℃，然后以≤100℃/h的速度升温至830℃，熔炼时间为2小时，然后以≤50℃/h的速度降温至100℃℃，然后空气冷却至室温。
所述步骤S2中退火以≤50℃/h的速度降温至100℃℃，然后空气冷却至室温，退火时间1小时。
所述步骤S2中锻造温度先加热升温至640℃℃，保持此温度1h，然后升温至900℃℃并保持此温度0.75h，然后升温至1066℃℃。
所述步骤S3中初热轧温度为1150℃℃，时间为1h，精细热轧温度为800℃℃，时间为0.5h。
所述步骤S4退火热处理温度为500℃。
实施例11
为进一步说明本发明的性能，将本发明的实施例1～10与现有对比例1～2的机械性能做出了对比，如下表：
由上表可以看出，通过本申请的配比和制备方法制备出的合金钢不仅保证了一定硬度，并极大的提高了其抗冲击性、韧性和耐磨性。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.10-0.50％，硅0.4-2.2％，锰0.5-1.5％，磷＜0.04％，硫＜0.04％，铬0.5-3.5％，镍0.2-2.2％，钼0.1-0.7％，硼0-0.2％，铝0.1-0.5％，铈0.2-1.2％，锡0.02-0.20％，钒0-0.8％，钨0.1-1.5％，铜0.05-0.4％，钽0.005-0.020％，钴0.05-0.20％，镐0.05-0.25％，镁0.01-0.04％，钙0.003-0.015％，钛0-0.08％，铌0-0.15％，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的低铬抗冲击高温耐磨合金钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.15-0.40％，硅0.6-2.0％，锰0.8-1.3％，磷＜0.04％，硫＜0.04％，铬1-3.5％，镍0.3-2.0％，钼0.1-0.5％，硼0-0.1％，铝0.1-0.3％，铈0.3-1.0％，锡0.02-0.15％，钒0-0.5％，钨0.1-1％，铜0.05-0.3％，钽0.005-0.015％，钴0.05-0.15％，镐0.05-0.2％，镁0.01-0.03％，钙0.003-0.01％，钛0-0.08％，铌0-0.15％，余量为铁。
3.一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝、锡、钒、钨、铜、钽、钴、镐、镁、钙、铌、钛的合金；
(2)将步骤(1)中的配料放入中频炉内，向中频炉通低电流预热，预热后全负荷送电，至中频炉内配料熔化；
(3)将步骤(2)中熔化后的配料取样，分析测出硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝、锡、钒、钨、铜、钽、钴、镐、镁、钙和铌的重量百分比含量，与目标值对比分析，继续加入废钢、石墨和含有铬、镍、钼、钒、钨、铜、钽、钴、镐、镁、钙和铌的合金直至熔化；熔化铁水达中频炉体积的一半时加铬铁合金；铬铁合金熔化除渣后，加入铝、硼、铈稀土和钛合金熔化；熔化后加硅锰合金；调整硅、锰、铬、镍、钼、硼、铝、锡、钒、钨、铜、钽、钴、铌、镐、镁、钙和铈稀土的重量百分比含量配比接近工艺目标值，加入石墨调整碳的含量配比接近工艺目标值；在出中频炉前5分钟加铈稀土和锡合金使铈和锡的重量百分比含量达到工艺目标值，得到熔料；
(4)将步骤(3)得到的熔料在温度为1600℃～1700℃时加入脱氧剂，然后出中频炉进行浇注成型得到合金钢；
(5)将步骤(4)浇注成型后得到的合金钢进行热处理即得成品。
4.根据权利要求3所述的低铬耐磨合金钢的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中中频炉炉底垫有热石灰。
5.根据权利要求3所述的低铬抗冲击高温耐磨合金钢的制备方法，其特征在于，所述所述步骤(4)中的脱氧剂选自铝锰铁、钢芯铝、碳化硅中的任意一种。
6.根据权利要求3所述的低铬抗冲击高温耐磨合金钢的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中热处理具体为扩散球化，淬火，回火。
7.根据权利要求6所述的低铬抗冲击高温耐磨合金钢的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中扩散球化具体为将步骤(4)浇注成型后的合金钢加热至1200℃，保温1.5～2.5小时，然后将其温度降到750℃，保温1～2小时，最后随中频炉冷却至室温。
8.根据权利要求6所述的低铬抗冲击高温耐磨合金钢的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中淬火具体为扩散球化后得到的合金钢加热到1100℃，随即将其浸入水中冷却。
9.根据权利要求6所述的低铬抗冲击高温耐磨合金钢的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中回火具体为将淬火后的合金钢重新加热到530℃，并保温2～3小时，最后随中频炉冷却至室温。
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