[发明专利]一种高强度耐磨球墨铸钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度耐磨球墨铸钢及其制备方法，尤其涉及一种用于制作轧辊等耐磨工装部件的高强度耐磨球墨铸钢及其制备方法。

背景技术

球墨铸钢是近年来国外研究出来的一种新型工程材料，其化学成分一般属于过共析范围，碳含量一般在1.0～1.8％，硅含量1.1～1.6％。而一般钢碳含0.7～1.2％为高碳钢，含碳大于1.4％被视作禁区，因脆性太大而无法使用。如果钢中含碳量增加时，能提高硬度和耐磨性，所以国外最先考虑钢中含碳化物的同时也包含石墨，因为碳化物粒子数量增多，使耐磨性提高，而石墨具有自润滑作用，对提高耐磨性作用很大帮助，同时改善了钢的切削性。

轧辊主要用于轧制车轮和轮毂等产品上的工装，轧辊的工作条件十分恶劣，热轧过程中除承受轧制力外，还受到金属流动产生的切向摩擦。如果使用常规的球墨铸钢进行制作的话，常常会出现强度和耐磨性不够、轧辊表面硬度不均匀而导致局部耐磨性差的现象，以及在使用过程中容易出现开裂、使用寿命短等问题。因此，基于上述情况，发明一种具有高强度和高耐磨性的球墨铸钢具有一定的实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度耐磨球墨铸钢，其具有力学性能优异、高强度、高耐磨性的优点。

本发明的另一目的是提供一种高强度耐磨球墨铸钢的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高强度耐磨球墨铸钢，铸钢内含有球状石墨，铸钢的化学成分及质量百分比为：1.35％～1.5％的C，1.3％～1.6％的Si，0.6％～0.8％的Mn，0.8％～1.0％的Cr，0.3％～0.5％的Mo，0～0.04％的P，0～0.04％的S，其余为Fe和杂质，各化学成分的质量百分比总和为100％。

一种高强度耐磨球墨铸钢的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)合金熔炼：根据球墨铸钢的合金组分及含量进行配料，将增碳剂、废钢、钼铁、铬铁和回炉料装放入感应炉内，待全部熔化成钢水后依次进行除渣、扒渣、保温和光谱成分分析，出炉前加入锰铁和硅铁；

(2)孕育和球化处理：将熔炼好的合金控制在出炉温度范围内，并预先在浇包包底放入稀土硅和硅铁，硅铁作为孕育剂覆盖在稀土球化剂表面，钢水出炉后要在浇包内进行充分搅拌；

(3)浇注：浇注前浇口对准浇口杯，待温度达到浇注温度时全流浇注，当钢水上升至大冒口2/3高度时减流保持钢水缓慢上升；

(4)热处理：对浇注后的球墨铸钢采用正火加回火的方式进行热处理；所述正火方式为以不高于60℃/min的加热速度先加热至950±30℃保温，保温时间依球墨铸钢的壁厚大小进行调整，再将温度降至850±20℃出炉吹风正火；回火方式为以不高于60℃/min的加热速度加热至650±30℃保温后随炉冷却。

进一步地，所述步骤(1)中，增碳剂采用高温煅烧石墨化晶体型增碳剂。

进一步地，所述步骤(2)中，出炉温度为1550～1600℃；硅铁的粒度不大于15mm。

进一步地，所述步骤(3)中，浇注温度为1440～1480℃；整个浇注过程不允许出现断流和紊流。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的高强度耐磨球墨铸钢，尤其适用于轧辊等各类耐磨工装部件其具有优异的力学性能、强度高、耐磨性好。具体的说，本发明高强度耐磨球墨铸钢的抗拉强度≥800Mpa，延伸率≥1.0％，硬度≥30HRC。

本发明的高强度耐磨球墨铸钢中存在一定数量的球状石墨和碳化物，不仅具备优良的耐磨性，球状石墨的存在使其还具有较高的抗热裂、热疲劳性能，同时还具有良好的减震性能和切削性能。此外，由于石墨相的存在避免了所制工件与被轧工件间的粘着磨损，显著提高工件的表面质量。

(2)本发明的合金元素配比优化，所需的合金元素较少，而且完全不需要使用Ni、V、Nb、W、Ti等贵金属，生产成本大大降低，对于工业生产来说具有非常高的实用价值，利于推广使用。

附图说明

图1是实施例1的高强度耐磨球墨铸钢的金相组织照片(100×)；

图2是实施例2的高强度耐磨球墨铸钢的金相组织照片(100×)；

图3是实施例3的高强度耐磨球墨铸钢的金相组织照片(100×)；

图4是实施例4的高强度耐磨球墨铸钢的金相组织照片(100×)；

图5是实施例5的高强度耐磨球墨铸钢的金相组织照片(100×)。

具体实施方式