[发明专利]一种耐冲砸耐磨钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐冲砸耐磨钢及其制备方法，耐冲砸耐磨钢含有(质量百分数)：C：0.22％～0.38％、Si：0.1％～0.3％、Mn：0.25％～1.0％、Cr：2.1％～6.5％、Mo：0.9％～1.8％、W：0.2％～0.8％和V：0.2％～0.8％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。制备方法为：配料后熔炼成钢锭，钢锭在高温下进行均质化，再经镦粗、拔长、退火及调质处理制得耐冲砸耐磨钢。本发明的耐冲砸耐磨钢，耐冲砸及耐磨性能优良，从成分角度实现了晶粒度的细化，利于使用常规生产手段实现产品的稳定试制；制备方法，工艺简单，与通用的H13钢热处理工艺匹配，极具应用前景。

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，涉及一种耐冲砸耐磨钢及其制备方法。

背景技术

耐磨钢主要包括马氏体耐磨钢、马氏体铁素体耐磨钢和马氏体奥氏体耐磨钢。其中马氏体耐磨钢基于固溶强化的马氏体基体对耐磨性的贡献而产生不同种类，或借助铁素体提升韧性，或借助残余奥氏体提升韧性，借助第二相的目的是缓解马氏体组织的加工硬化而带来的脆性。铁素体和奥氏体都是韧性相，有极佳的提升韧性作用。

矿山机械用耐磨钢由于体积和规格都较大，不同于批量生产的轧材，其成分和组织调控成为制约这类耐磨钢赶超进口的能力，当前国内使用的耐磨钢提升条工艺主要为中频炉熔炼结合模铸，直接形成提升条的规格，表面质量粗糙，组织为柱状枝晶，没有经过调质热处理，硬度很低，韧性极低，性能远低于进口提升条。

目前提升马氏体组织耐磨性和韧性主要有如下三种思路：(1)调控固溶合金元素和析出相比率，通过纳米级和亚微米级析出相综合提升马氏体基体的硬度和耐磨性；(2)抑制纳米和亚微米析出相过快粗大，添加适当比率的Mo元素以细化碳化物，提升耐磨性；(3)降低基体碳含量，使得固溶碳原子充分析出形成纳米相，而不是固溶降低韧性。

现有的解决方案有：

(1)专利CN 201711144749公开了镶嵌件耐磨钢块的制备方法，其是基于38CrSi钢合金成分，重在设计镶嵌件结构，含耐磨钢块机械加工、耐磨钢块热处理、耐磨钢块表面处理，即得耐磨钢块成品。该发明具有耐磨性好、能精确定位及不易脱落的优点，但没有突出材质和工艺在使用当中的性能优势。

(2)专利CN 201510962051提出了一种马氏体-铁素体双相耐磨钢板及其制备方法，马氏体-铁素体双相耐磨钢板包含有马氏体和铁素体双相组织，其中马氏体组织的体积分数大于90％，硬度在480～560HB之间，采用特定用量的C、Si、Mn、P、S、Nb、V、Ti、Mo、Ni、Cr、Al、B、N、Fe等元素制备得到。其产品在具有高硬度的同时还具有良好的低温韧性和耐磨性能，有助于在严酷环境下尤其是极低温条件下机械零件的制造，但马氏体铁素体双相组织仅仅适合于100mm厚度以内的模块生产，而对于镶嵌件用的耐磨钢，普遍厚度在200mm以上，是不适合的。

(3)专利CN 201110163309提出了一种马氏体耐磨钢及其制造方法，其不使用Mo、Ni等贵重的合金元素，力学性能符合国家标准，而且，其耐腐蚀性较高锰钢有明显提升，作业时间或耐磨性可提高1～3倍，性能可观，成本低廉，但其未加入没有明显的提升耐磨性的合金元素，仅仅依靠马氏体来提升耐磨性，而且固溶强化效果有限。

(4)专利CN 201710676555提出了一种耐磨钢棒用钢，包括以下重量百分数的组分：0.55％～0.65％的C；0.2％～0.4％的Si；0.60％～1.0％的Mn；0.9％～1.3％的Cr；0.15％～0.25％的Mo；0.1％～0.2％的V；0.01％～0.05％的Ti；S≤0.020％；P≤0.020％，其满足了耐磨钢棒在棒磨机使用现场具有较高的强度、硬度、韧性以及耐磨性，基本上实现了硬度、淬透性、强度和韧性的平衡兼顾，但其为中碳，韧性较差，不适用于耐冲砸环境。