[发明专利]一种低合金耐磨铸钢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低合金耐磨铸钢材料及其制备方法，属金属材料工艺技术领域。

背景技术

目前矿山机械用耐磨材料通常停留在传统高合金材料，如高锰钢等。但是在一些中低冲击领域，高锰钢的特殊性能得不到充分的发挥，导致较大的经济浪费。因此为了能够设计出既具有较高的力学性能，又具有较好的适应性的合金材料，本文在理论分析的基础上，结合数值计算，并借助真空电弧熔炼纽扣锭方法，探究矿山机械用地合金铸钢的合金元素含量对铸钢力学性能的影响，获得了一组具有较高力学性能及较好经济效益的地合金耐磨铸钢。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种低合金耐磨铸钢材料及其制备方法，获得了具有较高经济价值与较优的综合力学性能的合金，为矿山机械用零部件提供了一种新型经济的合金。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低合金耐磨铸钢材料，具有如下的合金元素及质量百分比：

C：0.2-0.4%，Si：0.4-1.0%，Mn：0.8-1.3%，Ni：0.3-0.7%，Mo：0.3%-0.5%，Nb：0.03%-0.06%，其余为Fe。

一种低合金耐磨铸钢材料的制备方法，具有如下的过程和步骤：

a、将原料利用电弧熔炼制备合金的方法制备合金，经高温扩散退火；合金组织为铁素体和珠光体及少量粒状贝氏体；

b、将经高温扩散退火后的试样正火，正火后布氏硬度达到220~290HBS；正火后的试样在590℃回火，回火后得到布氏硬度≥200HBS，抗拉强度≥550MPa，伸长率≥15%，摩擦率为≤2.7*10^-5mg/Nm的低合金耐磨铸钢材料。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：

本发明从热力学理论和计算出发，预测该系合金的热力学特点及试样的热处理工艺。结合前期铸钢试样的摸索性实验，制定热处理工艺，增加严谨性。本发明所需要的生产及热处理方式简单，有利于节约能源，具有较大经济效益，为矿山机械耐磨零部件的材料种类提供了一种较经济同时性能优良的合金。

附图说明

图1为实施例1、2、3的正火态及回火态的硬度值。

图2为实施例1、2、3的回火态的拉伸性能。

图3为实施例1、2、3的摩擦性能。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例作进一步的说明。

实施例1

一种低合金耐磨铸钢材料，具有如下的合金元素及质量百分比：C：0.226%，Si：0.443%，Mn：0.876%，Ni：0.371%，Mo：0.339%，Nb：0.039%；余量为Fe。

一种低合金耐磨铸钢材料的制备方法，具有如下的过程和步骤：

a、将原料利用电弧熔炼制备合金的方法制备合金，经高温扩散退火；合金组织为铁素体和珠光体及少量粒状贝氏体；

b、将经高温扩散退火后的试样正火，正火后布氏硬度226HBS；正火后的试样在590℃回火，回火后得到的低合金耐磨铸钢材料，其布氏硬度达到207HBS，抗拉强度达到570MPa，伸长率达到22.3，摩擦率为2.69*10^-5mg/Nm。

实施例2

本实施例与实施例1的制备方法相同，不同之处在于具有如下的合金元素及质量百分比：C：0.338%，Si：0.817%，Mn：1.117%，Ni：0.49%，Mo：0.38%，Nb：0.048%；余量为Fe。

正火后布氏硬度263HBS；正火后的试样在590℃回火，回火后得到的低合金耐磨铸钢材料，其布氏硬度达到249HBS，抗拉强度达到665MPa，伸长率达到19.56，摩擦率为2.51*10^-5mg/Nm。

实施例3

本实施例与实施例1的制备方法相同，不同之处在于具有如下的合金元素及质量百分比：C：0.373%，Si：0.884%，Mn：1.229%，Ni：0.612%，Mo：0.467%，Nb：0.041%；余量为Fe。

正火后布氏硬度287HBS；正火后的试样在590℃回火，回火后得到的低合金耐磨铸钢材料，其布氏硬度达到258HBS，抗拉强度达到701MPa，伸长率达到16.55，摩擦率为2.47*10^-5mg/Nm。

对比实施例与前期的实验探索发现，实施例2硬度、强度及伸长率较高，同时摩擦率较小，实施例2具有较高的综合力学性能。因此本铸钢材料在具有如下成分具有最佳的成分配比；C：0.35%，Si：0.8%，Mn：1.2%，Ni：0.5%，Mo：0.35%，Nb：0.05%；余量为Fe。