CN109609851A - 一种中碳高铬高硼耐磨钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中碳高铬高硼耐磨钢及其制备方法，制得的耐磨钢的重量百分比含量为0.36‑0.55％的碳、1.50‑3.00％的硅、0.80‑3.00％的锰、＜0.04％的磷、＜0.04％的硫、9.00‑15.00％的铬、0.30‑3.00％的镍、0.10‑1.00％的钼、0.10‑0.50％的钒，0‑1.50％的钨、0.01‑0.10％的钛、0.40‑0.80％的硼、0.10‑0.40％的铜、0.10‑0.30％的铝、0.02‑0.25％的铌、0.02‑0.10％的锆、0.10‑0.50％的铈、0.01‑0.15％的锡、0.001‑0.003％的镁、0.001‑0.15％的钙、0.003‑0.025％的氮、0.001‑0.005％的铼和余量的铁。得到的耐磨钢，硬度高，韧性好且耐磨。

Description

一种中碳高铬高硼耐磨钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及到合金钢制造技术领域，尤其涉及一种中碳高铬高硼耐磨钢及其制备方法。
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。
合金钢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。
其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。
公开号为CN 108220816A，公开日为2018年06月29日的中国专利文献公开了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。
该专利文献公开的低铬抗冲击高温耐磨合金钢，虽然制得的合金钢能够保证高韧性和抗冲击性能。但是，由于其是以纯马氏体基体作为耐磨材料，虽硬度达到，但耐磨性不足，针对铬铁渣、钢渣的破碎，其耐磨性远远不够。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种中碳高铬高硼耐磨钢及其制备方法，本发明采用微碳，碳溶于铁形成固溶体，硬度值范围能够达到HRC57-59；特定的采用中碳高铬高硼以及铼，与其他组分协同作用下，扩大了奥氏体区，通过热处理获得残奥，同时提升高硬度相含量，使成本最小化，保证高耐磨性能，又获得了韧性相，最终制备得到的耐磨钢，硬度高，韧性好且耐磨。
本发明通过下述技术方案实现：
一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于，由以下按重量百分比计的原料组成：
所述碳0.36％、硅1.50％、锰0.80％、磷0.01％、硫0.01％、铬9.00％、镍0.30％、钼0.10％、钒0.10％、钛0.01％、硼0.40％、铜0.10％、铝0.10％、铌0.02％、锆0.02％、铈0.10％、锡0.01％、镁0.001％、钙0.001％、氮0.003％、铼0.001％和铁余量。
所述碳0.50％、硅2.00％、锰1.80％、磷0.02％、硫0.02％、铬11.00％、镍1.50％、钼0.60％、钒0.30％、钨1.00％、钛0.06％、硼0.60％、铜0.30％、铝0.20％、铌0.15％、锆0.08％、铈0.30％、锡0.11％、镁0.002％、钙0.10％、氮0.005％、铼0.002％和铁余量。
所述碳0.55％、硅3.00％、锰3.00％、磷0.03％、硫0.03％、铬15.00％、镍3.00％、钼1.00％、钒0.50％、钨1.50％、钛0.10％、硼0.80％、铜0.40％、铝0.30％、铌0.25％、锆0.10％、铈0.50％、锡0.15％、镁0.003％、钙0.15％、氮0.025％、铼0.005％和铁余量。
一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，其特征在于，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
0.36-0.55％的碳、1.50-3.00％的硅、0.80-3.00％的锰、＜0.04％的磷、＜0.04％的硫、9.00-15.00％的铬、0.30-3.00％的镍、0.10-1.00％的钼、0.10-0.50％的钒，0-1.50％的钨、0.01-0.10％的钛、0.40-0.80％的硼、0.10-0.40％的铜、0.10-0.30％的铝、0.02-0.25％的铌、0.02-0.10％的锆、0.10-0.50％的铈、0.01-0.15％的锡、0.001-0.003％的镁、0.001-0.15％的钙、0.003-0.025％的氮、0.001-0.005％的铼和余量的铁；
b、配料：选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙和氮的合金；
c、熔炼：先将b步骤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；
d、取样调整：将c步骤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、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的重量百分比含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金，调整含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的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分钟加入铈稀土，使铈的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1850℃时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的耐磨钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
所述e步骤中的脱氧剂是硅钙包芯线、铝锰铁、钢芯铝或碳化硅。
所述f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的耐磨钢加热至1200℃，并保温1.5小时，然后将温度降到750℃时，保温2.5小时，最后随电阻炉冷却。
所述f步骤中的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耐磨钢加热到1130℃时，随即将其空冷。
所述f步骤中的回火是指将淬火后的耐磨钢重新加热到250℃并保温3小时，继续加热到350℃并保温3小时，然后继续加热到400℃并保温3小时，最后随电阻炉空冷。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
1、本发明，经过无数次实验，最终采用“0.36-0.55％的碳、1.50-3.00％的硅、0.80-3.00％的锰、＜0.04％的磷、＜0.04％的硫、9.00-15.00％的铬、0.30-3.00％的镍、0.10-1.00％的钼、0.10-0.50％的钒，0-1.50％的钨、0.01-0.10％的钛、0.40-0.80％的硼、0.10-0.40％的铜、0.10-0.30％的铝、0.02-0.25％的铌、0.02-0.10％的锆、0.10-0.50％的铈、0.01-0.15％的锡、0.001-0.003％的镁、0.001-0.15％的钙、0.003-0.025％的氮、0.001-0.005％的铼和余量的铁”这种特定的配比，其中采用特定组分和配比的铼,铼可吸氢，防止氢脆，也可脱硫，生成极细化合物，形核、细化晶粒提高韧性；采用特定组分和配比的镍，能细化晶粒，阻碍生成的合金化合物或金属间化合物往晶界偏析；采用特定组分和配比的氮，能够在复杂体钢扎中既可生成极细化合物弥散强化，又可提高韧性提高强度；采用特定组分和配比的中碳高铬高硼以及铼应用到整个技术方案中，与其他组分协同作用下，扩大了奥氏体区，通过热处理获得残奥，同时提升高硬度相含量，使成本最小化，保证高耐磨性能，又获得了韧性相(参见实施例9和实施例10)，最终制备得到的耐磨钢，既具有高硬度，又同时具备一定韧性和高耐磨的特性(参见实施例9和实施例10)。
2、本发明，依次通过“a、确定工艺目标值，b、配料，c、熔炼，d、取样调整，e、浇注成型和f、热处理”，采用这种特定的工艺步骤，将铬控制在9.00-15.00％，定量铬能生成M7C3、Cr23C6化合物；与硅、硼、钨和钛套用，使奥氏体获得量多；同时既能生成Cr7C3或Cr23C6化合物，又能生成Fe2B化合物弥补，Cr23C6未完转变成Cr7C3化合物，提升硬度，同时生成的硼碳化合、钨钼的化合物硬度远大于Cr7C3的硬度，提升硬质合金的硬度，降低成本提升耐磨性能；将硼控制在0.40-0.80％，定量硼能提高淬透性，又能生成大量Fe2B化合物，扩大奥氏体细化功能；将锰控制在0.80-3.0％，能够强化基体变质夹杂作用；将氮控制在0.003-0.025％，能抗腐蚀又能与铝、镍、铜整合后生成大量高硬相，同时又细化晶粒；热处理中获得一定残余奥氏体，经过升温处理产生沉淀硬化，和马氏体均匀分布硬质相；经过上述步骤处理后，既能获得马氏体为基体，又能使高硬的合金化合物弥散分布在基体上，并能使少量残奥混合于马氏体中，通过适量镍基、氮基极细化合物、钛基形核，防止化合物往晶界偏析；又通过锰、铜、锡使基体发生晶格变形，提升基体强度，使强度、硬度、韧性进一步提高来获得一种高耐磨的合金钢，又具备适量韧性的优质耐磨钢(参见实施例9和实施例10)。实践证明，本发明的耐磨性是高铬钢Cr26的3倍以上，韧性比高铬钢好，当然也比高温抗冲击耐磨钢耐磨，也比高锰钢耐磨，是一种新生耐磨材料，非常适合目前国内外铬渣、钢渣、玻璃、钼渣、金钢砂等高硬度矿物的粉碎，较公开号为CN 108220816A的现有技术而言，具有显著的进步。
3、本发明，e步骤中的脱氧剂是硅钙包芯线、铝线、铝锰铁、钢芯铝、电石或碳化硅，任意选取这样的脱氧剂能够与铁水中溶解的氧反应，主要生成非金属化合物，形成沉淀上浮至渣层中，加以除去即可得纯净的铁水，从而能够保证耐磨钢的基本强度。
4、本发明，f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的耐磨钢加热至1200℃，并保温1.5小时，然后将温度降到750℃时，保温2.5小时，最后随电阻炉冷却，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，提高耐磨钢的强度。
5、本发明，f步骤中的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耐磨钢加热到1130℃时，随即将其空冷，经淬火后的耐磨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。
6、本发明，f步骤中的回火是指将淬火后的耐磨钢重新加热到250℃并保温3小时，继续加热到350℃并保温3小时，然后继续加热到400℃并保温3小时，最后随电阻炉空冷，经回火后的耐磨钢，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，未转换的奥氏体分布于马氏体层间中，进而保障耐磨钢的耐磨性、硬度和韧性。
附图说明
图1为本发明微碳高铬高硼耐磨钢在金相显微镜下放大50倍的金相照片；
图2为本发明微碳高铬高硼耐磨钢在金相显微镜下放大500倍的金相照片。
具体实施方式
实施例1
一种中碳高铬高硼耐磨钢，由以下按重量百分比计的原料组成：
该配比下的中碳高铬高硼耐磨钢，通过现有技术工艺即可制得。
实施例2
一种中碳高铬高硼耐磨钢，由以下按重量百分比计的原料组成：
该配比下的中碳高铬高硼耐磨钢，通过现有技术工艺即可制得。
实施例3
一种中碳高铬高硼耐磨钢，由以下按重量百分比计的原料组成：
该配比下的中碳高铬高硼耐磨钢，通过现有技术工艺即可制得。
实施例4
一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.36％、硅1.50％、锰0.80％、磷0.01％、硫0.01％、铬9.00％、镍0.30％、钼0.10％、钒0.10％、钛0.01％、硼0.40％、铜0.10％、铝0.10％、铌0.02％、锆0.02％、铈0.10％、锡0.01％、镁0.001％、钙0.001％、氮0.003％、铼0.001％和铁余量；
b、配料：选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金；
c、熔炼：先将b步骤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；
d、取样调整：将c步骤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、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的重量百分比含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金，调整含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的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分钟加入铈稀土，使铈的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1850℃时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的耐磨钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
依次通过“a、确定工艺目标值，b、配料，c、熔炼，d、取样调整，e、浇注成型和f、热处理”，采用这种特定的工艺步骤，将铬控制在9.00-15.00％，定量铬能生成M7C3、Cr23C6化合物；与硅、硼、钨和钛套用，使奥氏体获得量多；同时既能生成Cr7C3或Cr23C6化合物，又能生成Fe2B化合物弥补，Cr23C6未完转变成Cr7C3化合物，提升硬度，同时生成的硼碳化合、钨钼的化合物硬度远大于Cr7C3的硬度，提升硬质合金的硬度，降低成本提升耐磨性能；将硼控制在0.40-0.80％，定量硼能提高淬透性，又能生成大量Fe2B化合物，扩大奥氏体细化功能；将锰控制在0.80-3.0％，能够强化基体变质夹杂作用；将氮控制在0.003-0.025％，能抗腐蚀又能与铝、镍、铜整合后生成大量高硬相，同时又细化晶粒；热处理中获得一定残余奥氏体，经过升温处理产生沉淀硬化，和马氏体均匀分布硬质相；经过上述步骤处理后，既能获得马氏体为基体，又能使高硬的合金化合物弥散分布在基体上，并能使少量残奥混合于马氏体中，通过适量镍基、氮基极细化合物、钛基形核，防止化合物往晶界偏析；又通过锰、铜、锡使基体发生晶格变形，提升基体强度，使强度、硬度、韧性进一步提高来获得一种高耐磨的合金钢，又具备适量韧性的优质耐磨钢。实践证明，本发明的耐磨性是高铬钢Cr26的3倍以上，韧性比高铬钢好，当然也比高温抗冲击耐磨钢耐磨，也比高锰钢耐磨，是一种新生耐磨材料，非常适合目前国内外铬渣、钢渣、玻璃、钼渣、金钢砂等高硬度矿物的粉碎，较公开号为CN108220816A的现有技术而言，具有显著的进步。
实施例5
一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.50％、硅2.00％、锰1.80％、磷0.02％、硫0.02％、铬11.00％、镍1.50％、钼0.60％、钒0.30％、钨1.00％、钛0.06％、硼0.60％、铜0.30％、铝0.20％、铌0.15％、锆0.08％、铈0.30％、锡0.11％、镁0.002％、钙0.10％、氮0.005％、铼0.002％和铁余量；
b、配料：选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金；
c、熔炼：先将b步骤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；
d、取样调整：将c步骤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、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的重量百分比含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金，调整含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的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分钟加入铈稀土，使铈的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1850℃时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的耐磨钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
所述e步骤中的脱氧剂是硅钙包芯线。
实施例6
一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.55％、硅3.00％、锰3.00％、磷0.03％、硫0.03％、铬15.00％、镍3.00％、钼1.00％、钒0.50％、钨1.50％、钛0.10％、硼0.80％、铜0.40％、铝0.30％、铌0.25％、锆0.10％、铈0.50％、锡0.15％、镁0.003％、钙0.15％、氮0.025％、铼0.005％和铁余量；
b、配料：选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金；
c、熔炼：先将b步骤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；
d、取样调整：将c步骤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、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的重量百分比含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金，调整含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的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分钟加入铈稀土，使铈的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1850℃时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的耐磨钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
所述e步骤中的脱氧剂是铝锰铁。
所述f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的耐磨钢加热至1200℃，并保温1.5小时，然后将温度降到750℃时，保温2.5小时，最后随电阻炉冷却。
f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的耐磨钢加热至1200℃，并保温1.5小时，然后将温度降到750℃时，保温2.5小时，最后随电阻炉冷却，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，提高耐磨钢的强度。
实施例7
一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.55％、硅3.00％、锰3.00％、磷0.03％、硫0.03％、铬15.00％、镍3.00％、钼1.00％、钒0.50％、钨1.50％、钛0.10％、硼0.80％、铜0.40％、铝0.30％、铌0.25％、锆0.10％、铈0.50％、锡0.15％、镁0.003％、钙0.15％、氮0.025％、铼0.005％和铁余量；
b、配料：选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金；
c、熔炼：先将b步骤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；
d、取样调整：将c步骤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、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的重量百分比含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金，调整含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的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分钟加入铈稀土，使铈的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1850℃时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的耐磨钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
所述e步骤中的脱氧剂是钢芯铝。
所述f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的耐磨钢加热至1200℃，并保温1.5小时，然后将温度降到750℃时，保温2.5小时，最后随电阻炉冷却。
所述f步骤中的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耐磨钢加热到1130℃时，随即将其空冷。
f步骤中的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耐磨钢加热到1130℃时，随即将其空冷，经淬火后的耐磨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。
实施例8
一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
碳0.55％、硅3.00％、锰3.00％、磷0.03％、硫0.03％、铬15.00％、镍3.00％、钼1.00％、钒0.50％、钨1.50％、钛0.10％、硼0.80％、铜0.40％、铝0.30％、铌0.25％、锆0.10％、铈0.50％、锡0.15％、镁0.003％、钙0.15％、氮0.025％、铼0.005％和铁余量；
b、配料：选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金；
c、熔炼：先将b步骤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；
d、取样调整：将c步骤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、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的重量百分比含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金，调整含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的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分钟加入铈稀土，使铈的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1850℃时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的耐磨钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
所述e步骤中的脱氧剂是碳化硅。
所述f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的耐磨钢加热至1200℃，并保温1.5小时，然后将温度降到750℃时，保温2.5小时，最后随电阻炉冷却。
所述f步骤中的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耐磨钢加热到1130℃时，随即将其空冷。
所述f步骤中的回火是指将淬火后的耐磨钢重新加热到250℃并保温3小时，继续加热到350℃并保温3小时，然后继续加热到400℃并保温3小时，最后随电阻炉空冷。
依次通过“a、确定工艺目标值，b、配料，c、熔炼，d、取样调整，e、浇注成型和f、热处理”，采用这种特定的工艺步骤，将铬控制在9.00-15.00％，定量铬能生成M7C3、Cr23C6化合物；与硅、硼、钨和钛套用，使奥氏体获得量多；同时既能生成Cr7C3或Cr23C6化合物，又能生成Fe2B化合物弥补，Cr23C6未完转变成Cr7C3化合物，提升硬度，同时生成的硼碳化合、钨钼的化合物硬度远大于Cr7C3的硬度，提升硬质合金的硬度，降低成本提升耐磨性能；将硼控制在0.40-0.80％，定量硼能提高淬透性，又能生成大量Fe2B化合物，扩大奥氏体细化功能；将锰控制在0.80-3.0％，能够强化基体变质夹杂作用；将氮控制在0.003-0.025％，能抗腐蚀又能与铝、镍、铜整合后生成大量高硬相，同时又细化晶粒；热处理中获得一定残余奥氏体，经过升温处理产生沉淀硬化，和马氏体均匀分布硬质相；经过上述步骤处理后，既能获得马氏体为基体，又能使高硬的合金化合物弥散分布在基体上，并能使少量残奥混合于马氏体中，通过适量镍基、氮基极细化合物、钛基形核，防止化合物往晶界偏析；又通过锰、铜、锡使基体发生晶格变形，提升基体强度，使强度、硬度、韧性进一步提高来获得一种高耐磨的合金钢，又具备适量韧性的优质耐磨钢。实践证明，本发明的耐磨性是高铬钢Cr26的3倍以上，韧性比高铬钢好，当然也比高温抗冲击耐磨钢耐磨，也比高锰钢耐磨，是一种新生耐磨材料，非常适合目前国内外铬渣、钢渣、玻璃、钼渣、金钢砂等高硬度矿物的粉碎，较公开号为CN108220816A的现有技术而言，具有显著的进步。
f步骤中的回火是指将淬火后的耐磨钢重新加热到250℃并保温3小时，继续加热到350℃并保温3小时，然后继续加热到400℃并保温3小时，最后随电阻炉空冷，经回火后的耐磨钢，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，未转换奥氏体分布于马氏体层间，进而保障耐磨钢的耐磨性、硬度和韧性。
实施例9
泰钢公司于2018年4月27日将采用本发明配比得到的中碳高铬高硼耐磨钢(ZG40Cr10Si3W1B)送至东方电气集团东风电机有限公司检测机构进行检测，经检测后得到的机械性能试验报告如下表1所示：
表1
表1中：
冲击功是衡量钢材韧性的一个指标，是钢材在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力；
硬度是钢材局部抵抗硬物压入其表面的能力。
实施例10
将公开号为CN 108220816A的现有技术制备得到的合金钢与采用现有技术工艺或本发明工艺制备得到的中碳高铬高硼耐磨钢通过MLD-100型磨料磨损试验机、罗氏硬度计(HRC)、JB230A冲击试验机在相同试验条件下对磨损率值、硬度值和韧度值分别进行了测定，机械性能对比参数值详见如下表2所示：
表2。

Claims (9)

1.一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于，由以下按重量百分比计的原料组成：
2.根据权利要求1所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于：所述碳0.36％、硅1.50％、锰0.80％、磷0.01％、硫0.01％、铬9.00％、镍0.30％、钼0.10％、钒0.10％、钛0.01％、硼0.40％、铜0.10％、铝0.10％、铌0.02％、锆0.02％、铈0.10％、锡0.01％、镁0.001％、钙0.001％、氮0.003％、铼0.001％和铁余量。
3.根据权利要求1所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于：所述碳0.50％、硅2.00％、锰1.80％、磷0.02％、硫0.02％、铬11.00％、镍1.50％、钼0.60％、钒0.30％、钨1.00％、钛0.06％、硼0.60％、铜0.30％、铝0.20％、铌0.15％、锆0.08％、铈0.30％、锡0.11％、镁0.002％、钙0.10％、氮0.005％、铼0.002％和铁余量。
4.根据权利要求1所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于：所述碳0.55％、硅3.00％、锰3.00％、磷0.03％、硫0.03％、铬15.00％、镍3.00％、钼1.00％、钒0.50％、钨1.50％、钛0.10％、硼0.80％、铜0.40％、铝0.30％、铌0.25％、锆0.10％、铈0.50％、锡0.15％、镁0.003％、钙0.15％、氮0.025％、铼0.005％和铁余量。
5.根据权利要求1所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，其特征在于，依次由以下工艺步骤组成：
a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：
0.36-0.55％的碳、1.50-3.00％的硅、0.80-3.00％的锰、＜0.04％的磷、＜0.04％的硫、9.00-15.00％的铬、0.30-3.00％的镍、0.10-1.00％的钼、0.10-0.50％的钒，0-1.50％的钨、0.01-0.10％的钛、0.40-0.80％的硼、0.10-0.40％的铜、0.10-0.30％的铝、0.02-0.25％的铌、0.02-0.10％的锆、0.10-0.50％的铈、0.01-0.15％的锡、0.001-0.003％的镁、0.001-0.15％的钙、0.003-0.025％的氮、0.001-0.005％的铼和余量的铁；
b、配料：选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金；
c、熔炼：先将b步骤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；
d、取样调整：将c步骤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、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的重量百分比含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金，调整含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的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分钟加入铈稀土，使铈的重量百分比含量达到工艺目标值；
e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1850℃时加入脱氧剂，然后出中频炉；
f、热处理：将e步骤浇注成型后的耐磨钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。
6.根据权利要求5所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，其特征在于：所述e步骤中的脱氧剂是硅钙包芯线、铝锰铁、钢芯铝或碳化硅。
7.根据权利要求5所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，其特征在于：所述f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的耐磨钢加热至1200℃，并保温1.5小时，然后将温度降到750℃时，保温2.5小时，最后随电阻炉冷却。
8.根据权利要求5所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，其特征在于：所述f步骤中的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耐磨钢加热到1130℃时，随即将其空冷。
9.根据权利要求5所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，其特征在于：所述f步骤中的回火是指将淬火后的耐磨钢重新加热到250℃并保温3小时，继续加热到350℃并保温3小时，然后继续加热到400℃并保温3小时，最后随电阻炉空冷。
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