[发明专利]一种耐磨贝氏体铸钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉一种耐磨贝氏体铸钢的制备方法，属于低合金耐磨铸钢领域。

背景技术

煤矿机械设备井下工作环境恶劣，大多数是在高速、重载、振动、冲击、摩擦的工况下工作，磨损、断裂是煤机设备失效的主要形式，而且井下空气潮湿，并含有SO₂、H₂S、NO等有害气体，多数机械直接暴露在空气中，空气腐蚀又加剧了零部件的磨损、断裂失效。这种严酷的工作条件对材料性能提出了很高的要求，用传统耐磨铸钢材料制造的耐磨零部件，在井下某些工况使用受到限制，如：高锰奥氏体铸钢，在高压力和冲击负荷下产生强烈的加工硬化，但在外加压力或冲击力很小时，其加工硬化特征不明显，耐磨性得不到充分发挥；马氏体耐磨铸钢以及下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的硬度强度高，但韧性相对较差。

煤矿机械设备耐磨铸钢件，不仅要求具有较高的强度、韧性，同时还要求具备优异的耐磨性能和抗蚀性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐磨贝氏体铸钢的制备方法，该耐磨铸钢强韧性配合和耐磨性能优良，以Si、Mn、Cr为主要合金元素，添加少量的Ni、Cu、MO，微量B、Re、Ti等合金元素，可用于铸造各种低合金耐磨铸钢件，特别是用于如煤矿井下承受较高冲击、微腐蚀环境下的耐磨铸钢件。

本发明提出的一种耐磨贝氏体铸钢的制备方法，包括以下步骤：(1)冶炼化学成分为：0.1～0.5％C，0.8～2.0％Mn，0.8～2.0％Si，1.0～3.0％Cr，0.4～1.0％Ni，0.1～0.5％Mo，0.4～1.0％Cu，0.002～0.005％B，微量Re、Ti、V，其余为Fe，铸造成型。(2)将上述铸钢950℃～1050℃一次正火后850℃～880℃二次正火细化晶粒。(3)将上述铸钢加热至840℃～860℃奥氏体化保温后在330～380℃等温处理，等温保温时间3～4.5小时，出炉空冷。

添加Si、Mn、Ni、Cr等元素是获得无碳化物贝氏体的重要原因，Si能显著提高奥氏体的稳定性和阻止碳化物析出；本发明中加入铜，可以提高钢的耐蚀性与强度，改善焊接性、成型性与机加工性，铜与Ni、Gr元素复合使用时提高大气腐蚀性能的效果更好。

本发明的耐磨铸钢材料经二次正火细化晶粒热处理+等温淬火后的金相组织为：无碳化物贝氏体(BF)+马氏体(M)+残余奥氏体(A)，其体积百分比分别大致为：80％、10％、10％，其中马氏体为超高碳马氏体，残余奥氏体为富碳奥氏体。残余奥氏体提高了材料的韧性；摩擦诱发奥氏体转变为马氏体及超高碳马氏体对基体磨损的保护作用是在相同硬度条件下该耐磨铸钢比传统回火马氏体钢具有较好耐磨性的主要原因；一次高温正火+二次常规奥氏体化正火能消除铸态粗大组织遗传，细化晶粒，获得良好的强韧性配合。材料的抗拉强度＞1200Mpa，硬度＞40(HRC)，V形缺口冲击功KV2＞30J。

本发明的有益效果是，按照本发明提供的无碳化物贝氏体/马氏体/奥氏体复相耐磨铸钢的制备方法所制造的耐磨铸钢件，其具有较高的强韧性配合，耐磨性好，尤其是用于矿井等弱腐蚀环境工况下，其使用寿命达到了进口耐磨钢板(轧制)HARDOX450的1.5倍以上，可用于制造各种形状复杂的耐磨铸钢件。

附图说明

图1为本发明所生产的耐磨铸钢材料经等温淬火后在光学显微镜(OM)下观察到的无碳化物贝氏体/马氏体/奥氏体金相组织图；

图2为本发明所生产的耐磨铸钢材料经等温淬火后在扫描电子显微镜(SEM)下观察到的无碳化物贝氏体/马氏体/奥氏体微观组织图。

具体实施方式

本发明提出的一种耐磨贝氏体铸钢的制备方法，包括以下步骤：(1)冶炼化学成分为：0.1～0.5％C，0.8～2.0％Mn，0.8～2.0％Si，1.0～3.0％Cr，0.4～1.0％Ni，0.1～0.5％Mo，0.4～1.0％Cu，0.002～0.005％B，微量Re、Ti，其余为Fe，铸造成型。(2)将上述铸钢950℃～1050℃一次正火后850℃～880℃二次正火细化晶粒。(3)将上述铸钢加热至840℃～860℃奥氏体化保温后在330～380℃等温处理，等温保温时间3～4.5小时，出炉空冷。

以下介绍本发明的实施例：