[发明专利]一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法。

背景技术

挖掘机铲斗的性能直接决定着铲斗的使用寿命，是工程机械车辆行业最重要的钢种之一。铲斗的工作环境非常恶劣，对铲斗的性能提出严格的要求：铲刀刃铲入物料如矿石、沙、煤等时，直接与物料发生强烈摩擦和撞击，除要求铲斗具有足够的硬度和耐磨性，以抵挡磨损，还需要钢板具有较高的韧性，以防止钢板变形和断裂；同时由于铲刀刃板一般是焊接在铲斗上使用，对铲刀刃用钢的焊接性能有着严格的要求。

目前铲刀刃上使用的钢种较多，除耐磨钢NM360、NM400系列和1E0921系列外，还有的厂家直接使用Q345或16Mn等普通钢。近年来由于工程机械车辆行业竞争日益激烈，各厂家均对铲刀刃用钢性价比提出了严格的要求：既要求铲刀刃用钢性能良好，以保证铲斗具有较长的使用寿命；又要求铲斗价格不能太高，以降低企业的生产成本。在这种情况下，Q345和16Mn等普通钢由于耐磨性能太差，已基本被淘汰。

此外，由于铲斗直接与沙石等物料接触，并且接触时由于较大的摩擦力将使铲斗表面升温，当沙石中含有一定的水分时，将使采用上述常规材料制备的铲斗的表面产生锈蚀破坏，而且锈蚀层在下次使用时也将被摩擦掉，从而再次裸露新的表面，然后再次发生锈蚀，依次循环，将大大降低铲斗的使用寿命，因此，亟需研究一种满足铲斗使用要求的不锈钢材料，以替代现有铲斗的材料，以提高其使用性能，并大幅延长铲斗的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提出一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法，该方法制备的不锈钢材料除了具有不锈钢防腐蚀的特点外，还要满足铲斗耐磨、表面硬度高，具有一定的韧性，并且具有较好的焊接性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法，该不锈钢以重量百分数计由下列组份组成：C：0.30～0.40%，Si：0.60～0.80%，Mn：0.70～0.90%，P：≤0.030%，S：≤0.010%，Cr：13.0～15.0%，Nb：0.10～0.30%，Mo：0.20～0.40%，W：0.50～1.50%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括感应炉炼钢、浇注、轧制、堆冷和热处理，具体为：所述感应炉炼钢的精炼时间控制在15～30min，出钢温度控制在1600～1620℃，出钢前5～7min加钛线；在出完钢后镇静3～8min，再开始浇注；轧制的开轧温度控制在1200～1250℃，终轧温度控制在900～920℃，轧后堆冷；热处理过程中，退火预处理的温度控制在820～840℃，随炉冷却至室温；淬火的温度控制在1120～1160℃，出炉空冷；回火的温度控制在150～250℃，出炉空冷，最终获得成品。

本发明的不锈钢中各合金成分含量限定的原因及效果如下：

碳(C)是决定钢硬度和强度的主要元素，促进形成碳化物和提高淬火马氏体中的固溶碳量增加其畸变度，随着C含量的增加，钢的强度、硬度增加，而钢的塑性和韧性下降。由于要求材料具有良好的硬度，所以C含量不宜太低，但是如果C含量过高，将形成粗大的脆性共晶碳化物，使钢材加工时易开裂，并且做成铲斗时极易崩口。将C含量目标值控制在0.20～0.65％范围内，既保障了钢材的良好塑性和韧性，可保证铲斗不崩口，又保持了铲斗的耐磨性。

硅(Si)主要作为炼钢时的脱氧元素，同时也具有一定的强化作用，但含量高时易促进钢中的碳形成石墨，从而造成钢中的软点存在，。

锰(Mn)与上述Si一起添加发挥复合脱氧作用，同时也能与钢中的S结合形成MnS，避免Fe与S结合形成低熔点的共晶FeS而产生热脆性。但含量高时无显著的有益作用。

铬(Cr)是不锈钢的主要元素，其含量需高于13％才具有完全的防锈能力，Cr含量高、耐蚀性高，但含量高时易形成脆性Cr的金属间化合物，并增加成本。

钨(W)作为强碳化物形成元素，易与C结合形成高熔点的硬质WC质点，增强铲斗的耐用度，而且提高铲斗的抗回火软化能力。

铌(Nb)是为了形成细小的NbC第二相粒子，阻止钢加热时晶粒长大，保证钢中组织细化、提高强韧性，同时抑制Cr₂₃C₆碳化物在钢中晶界上的析出，降低不锈钢的晶间腐蚀敏感性。同时添加Nb还可提高钢焊接性能。

钼(Mo)能推迟钢淬火冷却时中温转变产物珠光体的转变，从而提高钢产品的淬透性；另外，适量的Mo可有效抑制钢的回火脆性。