專利名稱：馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種適用于受中等沖擊的中碳多元低合金馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
目前國(guó)外中碳低合金馬氏體耐磨鑄鋼多為Cr、Mo或Cr、Mo、Ni系合金鋼，熱處理工藝采用淬火加低溫回火的工藝，以獲得高強(qiáng)度、高硬度和一定韌性的合金性能。典型的鋼種有著名的美國(guó)ESCO公司ESC0-12系列耐磨鋼種，此鋼種即以Cr、Mo、Ni為主體合金元素，美國(guó)HENSLY公司的30CrMoSi及30CrMoSi2也屬于同一范疇。我國(guó)中碳低合金耐磨鑄鋼的研究和應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代以后，取得了一系列成果，較典型的鋼種是30CrMnSiMoNi和 Cr5Mo鋼，現(xiàn)在也有部分生產(chǎn)廠家從國(guó)外引進(jìn)了及自主開發(fā)了 30CrMoSi及30CrMoSi2的生產(chǎn)技術(shù)，其間有一段時(shí)間還著力開發(fā)了符合我國(guó)合金資源情況的Si、Mn系合金鋼30Si2Mn。 現(xiàn)在人們逐漸認(rèn)識(shí)到了多元合金化是提高耐磨鑄鋼淬透性、強(qiáng)韌性和硬度的有效方法，因而國(guó)內(nèi)外耐磨鑄鋼多采用Cr、Mo、Ni、Si、Mn多元合金化，近年來(lái)的研究表明，在抵抗中小能量撞擊磨料磨損的狀況下，高錳鋼并不耐磨。如球磨機(jī)襯板就是采用高錳鋼制作，由于高錳鋼的組織結(jié)構(gòu)為奧氏體，硬度較低，耐磨性較差，尤其在沒(méi)有經(jīng)受劇烈沖擊的情況下， 短時(shí)間內(nèi)得不到加工硬化，因此導(dǎo)致研磨初期磨損速度較快，平均使用壽命僅為四個(gè)月左右。此外，中錳鋼及其他奧氏體鑄鋼都存在抗沖擊差不耐磨的問(wèn)題以及熱處理工藝復(fù)雜，成本偏高的問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，專利號(hào)為SU1650759的文獻(xiàn)中公開了一種鑄鐵材料，是由C、Si、Mn、Cr、V、Ti、B、Ca、Al、Ce、Ba等合金元素組成，抗拉強(qiáng)度為710_750Mpa。這種鑄鋼雖然硬度較高，耐磨性較好，但強(qiáng)度較低，只能在較小的沖擊載荷下工作。此外，由于該鋼的化學(xué)成分比較復(fù)雜，貴重金屬如Cr的含量較高，不僅導(dǎo)致鋼的價(jià)格昂貴，而且在熔煉中Ca、Ce、Ba等合金元素很難控制。中國(guó)專利公開了一種微合金馬氏體耐磨鑄鋼及制造方法CN1600889A，所述的微合金馬氏體耐磨鑄鋼的制造方法包括微合金化處理和淬火與回火的熱處理工藝，所述的微合金化處理包括第一步在溫度為1600 1610°C的熔煉爐內(nèi)加入 TiFe,以及第二步在定量澆包內(nèi)先放置RESii^e和Bi^e合金，再緊接著傾出鋼水，或在傾出鋼水同時(shí)向澆包內(nèi)投入RESii^e和^^合金；所述的淬火與回火的熱處理工藝為鑄件經(jīng)900 920°C保溫1 2小時(shí)后水中淬火，再經(jīng)200 230°C保溫2 3小時(shí)回火。中國(guó)專利公開的一種薄膜奧氏體增韌的馬氏體耐磨鑄鋼及其制造方法CN1718829A，其特征在于鑄鋼澆鑄件經(jīng)過(guò)了高溫正火、淬火與低溫回火處理。中國(guó)專利公開了一種耐磨鑄鋼及其制備方法 CN1560311A, (1)冶煉工藝鋼水冶煉過(guò)程中，在鋼包鋼液溶化1/5-2/5時(shí)，放入鉻、鎳、鉬溶化，在鋼水出爐前5-15分鐘投入錳、硅，然后投入脫氧劑凈化鋼水；(2)熱處理工藝鋼水鑄造成型鑄件進(jìn)行熱處理，熱處理正火910-930°C，保溫2小時(shí)后出爐空冷，淬火860-900°C保溫1. 5小時(shí)后出爐水淬，水的溫度為30°C以下，回火210-230°C，保溫2-2. 5小時(shí)，出爐空冷。通過(guò)以上文獻(xiàn)不難看出，現(xiàn)有技術(shù)中耐磨鑄鋼的熱處理工藝復(fù)雜，制備成本仍偏高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種滿足耐磨又有較高沖擊韌性和強(qiáng)度，鑄件初始硬度高， 屈服強(qiáng)度高、不易變形斷裂，并且熱處理工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低的馬氏體耐磨鑄鋼的熱處
理工藝。本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝，所述的馬氏體耐磨鑄鋼包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、鉬、鐵，其重量百分比為c:0. 35-0. 55 %, Si 0. 75-1. 25 %, P ^ 0. 035 %, S ^ 0. 03 %, Mn 0. 95-2. 20 %, Cr :1. 95-2. 95 %, Mo
0.15-0. 22%，余量為不可避免的雜質(zhì)和Fe，其特征在于所述的馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝是將上述經(jīng)冶煉鑄造的鑄件，加熱至440-460°C后保溫2-2. 5小時(shí)，再加熱至 660-680°C保溫2-2. 5小時(shí)，然后加熱至860_880°C保溫0. 5-1. 5小時(shí)，水淬。本發(fā)明中，各合金元素的主要作用在于(1)碳碳高則碳化物數(shù)量多、硬度高、但韌性低，使用時(shí)易斷裂，碳低則韌性高、 硬度低，不利于耐磨，因此碳含量控制在0. 35-0. 55%。(2)硅硅能增加鋼的回火穩(wěn)定性，提高強(qiáng)度和淬透性，硅量過(guò)高，對(duì)沖擊韌性不利，故選擇硅含量為0. 75-1. 25%。(3)錳強(qiáng)烈穩(wěn)定奧氏體的元素，顯著提高鋼的淬透性，增加耐磨性，降低鋼的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度。但錳過(guò)高對(duì)鋼的沖擊韌性不利，故錳含量控制在0.95-2.20%。(4)鉻Cr是提高鋼淬透性的主要合金元素，鑄鋼中加入1. 95-2. 95%的Cr，能有效提高鋼的淬透性，強(qiáng)化基體組織。(5)鉬鉬可顯著提高鋼的淬透性，還能改善鑄鋼的凝固性，鉬屬貴重金屬，故選擇在 0. 15-0. 22%。(6)硫、磷含量分別控制在P ≤0. 035%, S ≤0. 03% ；(7)稀土元素Ce不僅可以有效的細(xì)化鑄態(tài)組織，凈化晶界，改善碳化物和夾雜物的形態(tài)和分布，提高低合金耐磨鋼的抗疲勞性能和抗剝落性能，還可使低合金耐磨鋼保持足夠的韌性故選擇稀土在0. 005-0. 021 %。按上述組成值配料，用中頻爐或電弧爐熔煉，將上述經(jīng)冶煉鑄造的鑄件，進(jìn)行熱處理，具體方法是將鑄件加熱至440-460°C后保溫2-2. 5小時(shí)，再加熱至660-680°C保溫2-2. 5 小時(shí)，然后加熱至860-880°C保溫0. 5-1. 5小時(shí)，水淬。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、微合金化處理工藝先進(jìn)，穩(wěn)定性好；2、熱處理工藝簡(jiǎn)單，不進(jìn)行回火處理，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本，克服了回火處理碳滲出造成硬度、耐磨性能下降的缺陷，并有較長(zhǎng)的使用壽命。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝，所述的馬氏體耐磨鑄鋼包含碳、硅、磷、 硫、錳、鉻、鉬、鈰、鐵，其重量百分比為:C :0. 402%,Si :0. 86%,P :0. 022%, S 0. 015%,Mn
1.21%, Cr 1. 95%, Mo :0. 201%, Ce :0. 0066%，余量為不可避免的雜質(zhì)和Fe ；按上述組成值配料，用中頻爐或電弧爐熔煉，將上述經(jīng)冶煉鑄造的鑄件，進(jìn)行熱處理，具體方法是將鑄件加熱至450°C后保溫2小時(shí)，再加熱至680°C保溫2. 5小時(shí)，然后加熱至860°C保溫1小時(shí)，水淬。
實(shí)施例2 馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝，所述的馬氏體耐磨鑄鋼包含碳、硅、磷、 硫、錳、鉻、鉬、鈰、鐵，其重量百分比為:C :0. 55%, Si :0. 77%, P :0. 024%, S :0. 012%, Mn 2. 20%,Cr 2. 96%,Mo :0. 201%,Ce :0. 011 %，余量為不可避免的雜質(zhì)和!^e ；按上述組成值配料，用中頻爐或電弧爐熔煉，將上述經(jīng)冶煉鑄造的鑄件，進(jìn)行熱處理，具體方法是將鑄件加熱至450°C后保溫2. 5小時(shí)，再加熱至680°C保溫2小時(shí)，然后加熱至880°C保溫1小時(shí)， 水淬。實(shí)施例3 馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝，所述的馬氏體耐磨鑄鋼包含碳、硅、磷、 硫、錳、鉻、鉬、鈰、鐵，其重量百分比為:C :0. 37%, Si :1. 23%, P :0. 020%, S :0. 004%, Mn 1.00%, Cr 2. 00%, Mo :0. 196%, Ce :0. 02%，余量為不可避免的雜質(zhì)和Fe ；按上述組成值配料，用中頻爐或電弧爐熔煉，將上述經(jīng)冶煉鑄造的鑄件，進(jìn)行熱處理，具體方法是將鑄件加熱至440°C后保溫2小時(shí)，再加熱至660°C保溫2小時(shí)，然后加熱至870°C保溫1. 5小時(shí)， 水淬。實(shí)施例4 馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝，所述的馬氏體耐磨鑄鋼包含碳、硅、磷、 硫、錳、鉻、鉬、鈰、鐵，其重量百分比為:C :0. 36%, Si :1. 20%,P :0. 021%,S :0. 0038%,Mn 1. 01%,Cr 2. 01%,Mo :0. 200%,Ce :0. 021 %，余量為不可避免的雜質(zhì)和Fe ；按上述組成值配料，用中頻爐或電弧爐熔煉，將上述經(jīng)冶煉鑄造的鑄件，進(jìn)行熱處理，具體方法是將鑄件加熱至440°C后保溫2. 5小時(shí)，再加熱至670°C保溫2. 5小時(shí)，然后加熱至880°C保溫1. 5小時(shí)，水淬。實(shí)施例5 馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝，所述的馬氏體耐磨鑄鋼包含碳、硅、磷、 硫、錳、鉻、鉬、鈰、鐵，其重量百分比為:C :0. 365%, Si :1. 21%, P :0. 023%, S :0. 0042%, Mn :1. 00%, Cr :2. 00%, Mo :0. 204%, Ce :0. 02%，余量為不可避免的雜質(zhì)和!^e ；按上述組成值配料，用中頻爐或電弧爐熔煉，將上述經(jīng)冶煉鑄造的鑄件，進(jìn)行熱處理，具體方法是將鑄件加熱至460°C后保溫2. 5小時(shí)，再加熱至680°C保溫2. 5小時(shí)，然后加熱至880°C保溫1 小時(shí)，水淬。本發(fā)明生產(chǎn)的高強(qiáng)度耐磨鋼經(jīng)江蘇省不銹鋼制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，其最大力FmlO. 96KN,抗拉強(qiáng)度Rm872. 2IMPa,下屈服強(qiáng)度ReL562. 63MPa，斷面收縮率ZlOO %，斷后延長(zhǎng)率38%。實(shí)施例只是為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容或依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上方案所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝，所述的馬氏體耐磨鑄鋼包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、 銷、鐵，其重量百分比為:C :0. 35-0. 55%, Si :0. 75-1. 25%, P ^ 0. 035%, S ^ 0. 03%, Mn 0. 95-2. 20 %, Cr :1. 95-2. 95 %, Mo :0. 15-0. 22 %，余量為不可避免的雜質(zhì)和 Fe，其特征在于所述的馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝是將上述經(jīng)冶煉鑄造的鑄件，加熱至 440-460°C后保溫2-2. 5小時(shí)，再加熱至660_680°C保溫2-2. 5小時(shí)，然后加熱至860_880°C 保溫0. 5-1. 5小時(shí)，水淬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝，所述的馬氏體耐磨鑄鋼包含碳、硅、磷、硫、錳、鉻、鉬、鐵，其重量百分比為C0.35-0.55％，Si0.75-1.25％，P≤0.035％，S≤0.03％，Mn0.95-2.20％，Cr1.95-2.95％，Mo0.15-0.22％，余量為不可避免的雜質(zhì)和Fe，所述的馬氏體耐磨鑄鋼的熱處理工藝是將上述經(jīng)冶煉鑄造的鑄件，加熱至440-460℃后保溫2-2.5小時(shí)，再加熱至660-680℃保溫2-2.5小時(shí)，然后加熱至860-880℃保溫0.5-1.5小時(shí)，水淬。該熱處理工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低，產(chǎn)品具有較高沖擊韌性和強(qiáng)度，鑄件初始硬度高，屈服強(qiáng)度高、不易變形斷裂的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22C38/22GK102312159SQ20101022416
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者朱增軍, 沈桂林, 蔣正軍 申請(qǐng)人:泰州匯能不銹鋼制品有限公司