CN115652185A - 一种高强度低合金耐磨铸钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度低合金耐磨铸钢的制备方法，属于高强度低合金耐磨铸钢领域。此高强度低合金耐磨铸钢是在低合金铸钢ZG30MnSi材料的基础上通过Re‑B‑Ti微合金复合变质剂变质处理后所得，终化学成分及质量百分比为：0.25～0.35C，1.1～1.4Mn，0.6～0.8Si，0.002～0.005B，0.02～0.05Ti，ReLa总量≤0.1，S/P≤0.03，其余为Fe及残余元素。对上述铸钢正火+淬火+低温回火热处理，热处理后金相组织为：回火马氏体。本耐磨铸钢的抗拉强度>1500MPa，硬度HRC>50，V形缺口冲击功KV2>18J。该耐磨铸钢强韧性配合和耐磨性能优良，具有良好的焊接性能，用于制造有焊接要求工况下的铸钢耐磨件。
Description
技术领域
本发明涉一种高强度低合金耐磨铸钢的制备方法，属于高强度低合金耐磨铸钢领域。
背景技术
我国的低合金耐磨钢是由Si、Mn钢加Cr、Mo发展起来的，工业应用的材料牌号以轧制钢为主，一直以来铸造耐磨钢生产是以高锰奥氏体铸钢为主，铸造低合金耐磨钢可用牌号较少。高锰奥氏体铸钢在高压力和冲击负荷下产生强烈的加工硬化，但在外加压力或冲击力很小时，其加工硬化特征不明显，耐磨性得不到充分发挥。而目前的铸造低合金耐磨钢强度多在1000MPa以下，耐磨性提高不显著；而1000MPa以上的高强度低合金耐磨铸钢大多会添加铬、镍、钼等一种或多种合金元素，可焊性差，成本增加较多。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度低合金耐磨铸钢的制备方法，该高强度低合金耐磨铸钢是在低合金铸钢ZG30MnSi材料的基础上通过Re-B-Ti微合金复合变质剂变质处理后所得，抗拉强度在1500MPa以上，耐磨性是铸钢材料ZG30MnSi的2.5倍以上，可焊接，适用于承受冲击、有焊接需求、以磨损失效为主的各类铸钢件生产。
本发明提出的高强度低合金耐磨铸钢的制备方法，包括以下步骤：
（1）按常规工艺电弧炉冶炼低合金铸钢材料ZG30MnSi，出钢时采用包底冲入法在钢液中加入Re-B-Ti微合金复合变质剂，对钢液进行变质处理，处理后所得终化学成分及质量百分比为：0.25～0.35C，1.1～1.4Mn，0.6～0.8Si，0.002～0.005B，0.02～0.05Ti，ReLa总量≤0.1，S/P≤0.03，其余为Fe及残余元素；
（2）对上述铸钢进行热处理，热处理工艺为：900℃～920℃正火预处理；再加热至900℃～920℃奥氏体化保温3-6小时出炉水淬；再加热至220℃～260℃，保温4～6小时，出炉空冷。
ZG30MnSi材料综合力学性能高，焊接性能优良，在ZG30MnSi材料基础上添加Re、B、Ti微合金元素可强化基体材料，不影响原材料的焊接性能。所添加的ReLa镧系稀土元素有脱气、脱硫等净化钢液的作用，可改善钢的铸态组织，改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善钢的各种性能。微量的B元素（一般不超过0.005%时）即可显著提高钢的淬透性、强度，对其它性能无影响或影响较甚小。结构钢中的硼会降低钢材在正火后的冲击值，但在淬火+低温回火后，却能得到良好的冲击值。Ti元素是钢中的强脱氧剂，能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性。Ti又是强碳化物形成元素，所形成的稳定且分散的TiC质点，细化晶粒，增加耐磨性。在添加B元素的钢中加Ti固氮，可消除BN的有害影响。
本发明的耐磨铸钢材料经正火预处理+淬火+低温回火后，金相组织为：回火马氏体，力学性能：拉强度>1500MPa，硬度HRC >50，V形缺口冲击功KV2>18J，耐磨性是基体材料ZG30MnSi的2.5倍以上。
本发明的有益效果是，本发明提供的高强度低合金耐磨铸钢的制备方法，冶炼工艺简单，使用微合金化元素进行强化，使材料具有良好的强韧性配合和优良的焊接性能，节约合金元素的使用，成本低，社会效益显著。本发明提供的高强度低合金耐磨铸钢可用于制造各种形状复杂或有焊接要求工况下的耐磨铸钢件。
附图说明
图1为本发明所生产的高强度低合金耐磨铸钢经热处理后的回火马氏体组织图。
具体实施方式
本发明提出的一种高强度低合金耐磨铸钢的制备方法，包括以下步骤：（1）按常规工艺电弧炉冶炼低合金铸钢材料ZG30MnSi，出钢时采用包底冲入法在钢液中加入Re-B-Ti微合金复合变质剂，对钢液进行变质处理，处理后所得终化学成分及质量百分比为：0.25～0.35C，1.1～1.4Mn，0.6～0.8Si，0.002～0.005B，0.02～0.05Ti，ReLa总量≤0.1，S/P≤0.03，其余为Fe及残余元素；（2）对上述铸钢进行热处理，热处理工艺为：900℃～920℃正火预处理；再加热至900℃～920℃奥氏体化保温3-6小时出炉水淬；再加热至220℃～260，保温4～6小时，出炉空冷。
以下介绍本发明的实施例：
| 实施例 | C | Mn | Si | Re | Ti | S | P | Al | B |
| NO.1 | 0.29 | 1.27 | 0.80 | 0.075 | 0.049 | 0.012 | 0.023 | 0.02 | 0.005 |
| NO.2 | 0.31 | 1.19 | 0.74 | 0.091 | 0.022 | 0.020 | 0.026 | 0.02 | 0.0025 |
上述实施例的制备方法如下：
实施例1
（1）用常规冶炼方法冶炼ZG30MnSi，出钢温度1630℃，采用包底冲入法在钢液中加入Re-B-Ti微合金复合变质剂，对钢液进行变质处理，镇静5分钟后浇注；
（2）将上述铸钢加热至900℃奥氏体化保温一定时间后空冷（正火预处理）；
（3）将上述正火预处理后的铸钢加热至910℃奥氏体化保温4小时，出炉水冷；
（4）将上述淬火后的铸钢加热至230℃保温5小时，出炉空冷。
实施例2
（1）用常规冶炼方法冶炼ZG30MnSi，出钢温度1620℃，采用包底冲入法在钢液中加入Re-B-Ti微合金复合变质剂，对钢液进行变质处理，镇静5分钟后浇注；
（2）将上述铸钢加热至920℃奥氏体化保温一定时间后空冷（正火预处理）；
（3）将上述正火预处理后的铸钢加热至920℃奥氏体化保温3小时，出炉水冷；
（4）将上述淬火后的铸钢加热至250℃保温4小时，出炉空冷。
Claims (2)
1.一种高强度低合金耐磨铸钢的制备方法，其特征是：
（1）此高强度低合金耐磨铸钢是在低合金铸钢ZG30MnSi材料的基础上通过Re-B-Ti微合金复合变质剂变质处理后所得，终化学成分及质量百分比为：0.25～0.35C，1.1～1.4Mn，0.6～0.8Si，0.002～0.005B，0.02～0.05Ti，ReLa总量≤0.1，S/P≤0.03，其余为Fe及残余元素；
（2）上述铸钢热处理工艺：900℃～920℃正火预处理；再加热至900℃～920℃奥氏体化保温3-6小时出炉水淬；再加热至220℃～260℃，保温时间4～6小时，出炉空冷;
（3）热处理后金相组织为：回火马氏体;
（4）本耐磨铸钢的抗拉强度>1500MPa，硬度HRC >50，V形缺口冲击功KV2>18J。
2.根据权利要求1所述的一种高强度低合金耐磨铸钢的制备方法，其特征是：Re-B-Ti微合金复合变质剂变质处理工艺采用包底冲入法。
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