[发明专利]一种耐磨合金钢

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁领域，特别涉及一种耐磨合金钢。

背景技术

磨损是许多工业部门普遍存在并成为引起设备失效或材料破坏的一个重要原因，同时其也消耗了大量的能源和材料。由耐磨合金铸钢制造的各种工程挖掘机和装载机斗齿、各种耐磨输送管道、各种破碎机锤头和颚板、各种履带板，由于处于高强度、恶劣气候等工作条件，其磨损情况更加严重。

目前的技术现状是：一类是强调材料的高韧性，一类是强调材料的抗磨性。而无法达到一个有效的统一，尤其是在用于室外矿山开采、挖掘等工程机械上的应用。高锰钢的耐磨性是有条件的，而且其屈服强度低、易于变形；低、中合金耐磨钢具有较好的强韧性，低、中冲击载荷下的耐磨性优于高锰钢，但存在淬透性和淬硬性低的问题，耐磨性较差；高铬铸铁组织中含有超过20％的高硬度共晶碳化物，具有优异的耐磨性，可是存在合金元素含量高、生产成本高以及高温热处理易变形开裂的不足；普通白口铸铁和低合金白口铸铁碳化物硬度低，碳化物呈连续状分布，脆性大，使用中易剥落甚至开裂。

针对现状，得到一种生产工艺简单、成本低、强韧性高、淬透性与淬硬性好且无污染，同时保证在低温环境中的良好工作，并在多工矿条件下中也能良好使用的耐磨合金铸钢已成为一项技术问题。同时人们也认识到提供一种新的与耐磨合金铸钢的合金成分相适应的热处理工艺不仅是制造耐磨合金铸钢的技术环节，同时，合理的热处理工艺也将对耐磨合金铸钢的机械性能具有积极的作用，使合金成分得到更有效的利用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种耐磨合金钢。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种耐磨合金钢，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.4～0.6％，B：1.0～1.2％，Si：1.8～2.2％，Cr：2.4～2.8％，Mn：1.3～1.5％，Ce：0.08～0.12％，V：0.2～0.3％，Ti：0.03～0.15％，N 0.005～0.01％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。

优选，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.45～0.55％，B：1.05～1.15％，Si：1.9～2.1％，Cr：2.5～2.7％，Mn：1.35～1.45％，Ce：0.09～0.11％，V：0.22～0.28％，Ti：0.06～0.12％，N 0.007～0.009％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。

最优选，所述耐磨合金钢以百分比计(重量)由下列组份组成：C：0.5％，B：1.1％，Si：2.0％，Cr：2.6％，Mn：1.4％，Ce：0.10％，V：0.25％，Ti：0.009％，N 0.008％，P＜0.05％，S＜0.05％，余量为Fe。

合金材质的性能是由金相组织决定的，而金相组织的基础为化学成分，本发明耐磨合金钢的化学成分是这样确定的：

碳：碳是保证钢获得高强度、高硬度的有效强化元素之一，它可以显著提高钢的强度和硬度，防止淬火组织中出现铁素体。加入量过多，基体脆性增大、塑性下降，合适的碳含量宜控制在0.4～0.6％。

硼：硼是耐磨合金钢中的重要合金元素，加入钢中易形成高硬度的铁硼化合物，明显改善铸钢耐磨性，部分硼溶于基体，可改善基体淬透性。硼加入量过多，导致脆性硼化物增多，使铸钢的强度和韧性明显下降，因此将硼加入量控制在1.0～1.2％。

硅：硅也是钢中的主要合金元素，而且是非碳化物形成元素，可增加碳在奥氏体中的活度，在贝氏体铁素体生长过程中，多余的碳会排向界面一侧的邻近奥氏体中，由于硅阻碍渗碳体析出，造成周围奥氏体富碳，使贝氏体铁素体片条间或片条内的富碳残留奥氏体稳定化，形成无碳化物贝氏体。硅含量较低时，由于硅抑制碳化物析出的作用较弱，促进贝氏体转变的作用也不强烈，在等温转变过程中，首先在奥氏体晶界析出贝氏体，而未转变的奥氏体在随后的冷却过程中转变为马氏体，其显微组织由贝氏体铁素体、马氏体和少量残余奥氏体组成，具有高的强度、硬度，而冲击韧性和断裂韧性较低；当硅含量较高时，组织中出现了大量的未转变奥氏体组织，导致材料的硬度下降。综合考虑，选择硅含量为1.8～2.2％。

铬：钢中加入适量的铬，主要是为了提高钢的淬透性，细化钢的组织，另外加入适量铬，有利于降低硼化物脆性，防止使用中硼化物的脆裂。其合适的加入量宜控制在2.4～2.8％。