[发明专利]一种耐磨钢及其热处理工艺和制备方法

说明书

本发明提供一种耐磨钢及其热处理工艺和制备方法。该耐磨钢，其成分按质量百分比计为：C：0.20％～0.30％，Cr：0.40％～1.0％，Si：0.20％～0.70％，Mn：0.70％～1.10％，Ni：0.30％～0.70％，Mo：0.30％～0.50％，P≤0.008％，S≤0.0004％，其余为Fe和杂质。本发明提供的耐磨钢，降低合金元素含量提高焊接性能，同时避免由于合金元素偏析导致焊接时显微裂纹的产生，通过对各元素含量的控制，使耐磨钢具有良好耐磨性能和焊接性能。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，具体涉及一种耐磨钢及其热处理工艺和制备方法。

背景技术

耐磨钢是当今耐磨材料中用量最大的一种，被广泛用于矿山机械、煤炭采运、工程机械、农业机械、建材、电力机械、铁路运输等部门。高锰钢是一种碳含量和锰含量较高的耐磨钢，由于它在大的冲击磨料磨损条件下使用时具有很强的加工硬化能力，同时兼有良好的韧性和塑性，以及生产工艺易于掌握等优点，因此，它仍然是耐磨钢中用量最大的一种。但是由于合金元素含量高，导致高锰钢具有焊接性能差的缺点，严重限制了它的应用范围。近几十年来，低、中合金耐磨钢的开发与应用发展很快，由于具有较好的耐磨性和韧性，生产工艺较简单，在许多工况条件下适用，受到了广泛欢迎，例如高硬度耐磨钢板，是在低合金高强度可焊接钢的基础上发展起来的，它们虽然相对于高锰钢降低了合金元素含量，价格较便宜，硬度高，耐磨，但是其焊接性能仍有待提升。

耐磨钢在铁路运输领域得到了广泛应用。随着城市的发展，城市有轨电车有着高效、噪音低和无污染等优点，城市有轨电车作为城市交通的重要组成部分凸显出越来越重要的作用。辙叉作为道岔的重要组成部分，由于存在有害空间，在使用过程中承受较大的冲击载荷，需要具有良好的强韧性、抗接触疲劳和可焊性。目前铁路固定型辙叉分为高锰钢辙叉和低、中合金钢辙叉。传统的高锰钢辙叉具有整体性好、成本低廉等优点，但存在铸造缺陷，以及难以与区间钢轨进行焊接等缺点。低、中合金钢辙叉虽然没有铸造缺陷，而且具有优良的强韧性匹配，但也存在焊接性能差等缺点。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有良好耐磨性能和焊接性能的耐磨钢，并提供其热处理工艺和制备方法。

第一方面，本发明提供一种耐磨钢，其成分按质量百分比计为：C：0.20％～0.30％，Cr：0.40％～1.0％，Si：0.20％～0.70％，Mn：0.70％～1.10％，Ni：0.30％～0.70％，Mo：0.30％～0.50％，P≤0.008％，S≤0.0004％，其余为Fe。

进一步地，所述的耐磨钢，其成分按质量百分比计为：C：0.20％，Cr：1.0％，Si：0.20％，Mn：1.10％，Ni：0.70％，Mo：0.30％，P：0.0057％，S：0.0004％，其余为Fe。

进一步地，所述的耐磨钢，其成分按质量百分比计为：C：0.21％，Cr：0.82％，Si：0.22％，Mn：0.90％，Ni：0.44％，Mo：0.43％，P：0.008％，S：0.0001％，其余为Fe。

第二方面，本发明提供一种由所述的耐磨钢制备形成的耐磨钢制品。

进一步地，所述的耐磨钢制品包括：辙叉、矿山机械零部件、车轴。

第三方面，本发明提供一种所述的耐磨钢的热处理工艺，依次包括退火、正火、淬火和回火的步骤。

进一步地，在所述退火的步骤中，退火温度880-930℃，保温7-10h，冷却至100-300℃；在所述正火的步骤中，正火温度850-920℃，保温3-5h；在所述淬火的步骤中，淬火温度850-900℃，保温3-5h，冷却停止温度为100-200℃；在所述回火的步骤中，回火温度200-300℃，保温3-5h。

进一步地，淬火介质为快速淬火油、水基淬火液或水。