[发明专利]一种具有硬化表面层的中低碳铬硅锰马氏体铸钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种马氏体铸钢的制备方法，属于钢制造领域，尤其涉及一种同时具有高强度和高塑韧性、并且表面硬度高的中低碳铬硅锰马氏体铸钢的制备方法。 

背景技术

在耐磨材料生产中，中低碳铬硅锰马氏体铸钢占有相当大的比重。中低碳马氏体钢通常用于高强度的调质钢，具有很高的强度和韧性，淬透性较高，冷变形塑性中等，切削加工性能良好。由于它不含贵金属元素，价格便宜，多用于制造高负荷、高速的各种重要零件，如齿轮、轴、离合器、链轮、砂轮轴、轴套、螺栓、螺母等，也用于制造耐磨、工作温度不高的零件，变载荷的焊接构件，如高压鼓风机的叶片、阀板以及非腐蚀性管道管子，还应用于航空飞机轴、梁和起落架等以及航天火箭、原子能工业等关键承力构件，是最早商品化的一类低合金超高强度钢。

众所周知，马氏体有两种亚结构，一种孪晶马氏体，其硬度高脆性大；一种为位错马氏体，其硬度高韧性好。国内马氏体耐磨钢不含Ni，且铸钢成分不均匀，故孪晶马氏体含量比例较高，韧性初步不足。另外，中低碳铬硅锰马氏体铸钢有回火脆性倾向，传统热处理工艺一般为淬火后再进行回火处理。但是传统的热处理工艺不能兼顾高强度与良好塑韧性的要求：若降低回火温度保持其抗拉强度1500-1600MPa左右，则塑性较低(延伸率仅3％-6％左右)、裂纹敏感性很高易发生低应力脆断；若提高回火温度可改善塑性(延伸率＞10％)，但强度大幅下降至1000-1100MPa。为此，需要开发简便易行的不完全淬火-等温配分热处理新工艺，在保证适当塑性的前提下大幅提高钢的拉伸强度，或者在保证高强度的同时显著改善塑性和韧性，从而实现高强度、高塑韧性的不同配合。

另外，中低碳铬硅锰马氏体铸钢大多用于承受多种工作载荷，受载情况比较复杂，要提高工件表面的承载能力，需要对其表面进行硬化处理，而传统的硬化处理工艺，如渗碳、氮化等表面化学处理和感应表面淬火、火焰表面淬火等，都存在热处理后工件表面变形较大等问题，从而影响工件的精度和使用寿命。

发明内容

本发明是要解决现有技术中存在的不足之处，提供了一种具有硬化表面层的中低碳铬硅锰马氏体铸钢的制备方法。 

本发明的技术方案为：一种具有硬化表面层的中低碳铬硅锰马氏体铸钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1）根据以下组分配置原料（wt%）：

C：0.26～0.4 　　

Si：0.95～1.3 　　

Mn：0.70～1.20  

Cr：0.70～1.10

杂质：<0.05

余量为Fe；

在中频无芯感应炉熔炼，先熔炼碳素钢，铬铁随料装入，炉料熔清后，炉温达到1580~1600℃加入硅铁、锰铁，硅铁、锰铁料块大小为50~60mm，然后进行熔炼合金化；

2）用铝脱氧后出炉，采用粘土砂、潮型，浇铸成铸件，冷却后进行清砂、打磨表面处理；

3）将制得的铸件钢在830℃～860℃的温度下保温550～600s完成全部奥氏体化处理；

4）经过步骤3）后，再在180～230℃温度下进行等温淬火或者不完全淬火，保温120s～240s；

5）将经过步骤4）处理的钢件，在340℃～430℃的温度区间内，保温180s～300s，然后再淬火至室温；

6）在氩气的环境下，采用横流、管板式、多模连续二氧化碳激光器对钢件表面进行扫描式加热，扫描速度为14mm/s，激光器的功率为150W，氩气的流量为5~15L/min。