[发明专利]一种提高贝氏体/马氏体低合金耐磨衬板服役寿命的方法

说明书

本发明公开一种提高贝氏体/马氏体低合金耐磨衬板服役寿命的方法，属于衬板及其热处理技术领域。本发明所述低合金耐磨衬板的化学元素成分及其质量百分比为：C：0.4‑0.6％，Si：1.5‑2.5％，Mn：2.0‑3.0％，Cr：0.5～0.8％，P0.05％，S0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明所述方法通过设计冷却淬火热处理装置，该装置包括淬火槽、传动单元和升降单元，传动单元位于淬火槽的正上方，升降单元位于传动单元的下部。通过本发明所述方法处理的衬板硬度为HRC46～58，冲击韧性20～50J/cm²，衬板在相同冲击磨损条件下的耐磨性比高锰钢衬板提高了近3倍。

技术领域

本发明涉及一种提高贝氏体/马氏体低合金耐磨衬板服役寿命的方法，属于金属耐磨衬板及其及热处理技术领域。

背景技术

磨机广泛应用于矿山、建材等行业中，衬板作为保护磨机筒体的关键耐磨部件，在工作时承受着较大的冲击、摩擦、磨损等作用力。目前国内多使用高锰钢作为衬板材料，高锰钢在较大冲击作用下产生加工硬化提高硬度，但其在中低载荷冲击条件下不能充分发挥加工硬化的能力，起始硬度和屈服强度较低，导致耐磨性较差。同时，高锰钢衬板在服役过程中易产生塑型变形，导致衬板发生咬合或变形而拉断固定螺栓。因此，开发一种硬度高、韧性好，耐磨性优异的耐磨衬板具有重要的意义。

中国发明专利CN 103602928 A公布了一种高强度耐磨合金钢衬板材料，其化学元素成分及其质量百分比为：C：1.2-1.4％，Si：0.9-1.2％，Mn：3.5-3.7％，Mg：2.1.～2.3％，Mo：0.7-0.9％，B：0.5-0.7％，W：1.2～1.4％，Sb：0.04～0.07％，P0.04％，S0.04％，余量为Fe。通过添加钨、镁、钼、锑等元素，经过二次精炼，合理控制铸后热处理温度，得到具有良好的硬度、强韧性、耐磨性的合金钢，但其添加了大量的贵金属元素钨、镁、钼、锑，大幅度增加了生产成本。

贝氏体/马氏体复相组织具有较高的硬度和良好的韧性近些年已成为研究的热点。一般采用等温淬火处理工艺来获得贝氏体，传统等温淬火生产线将多块衬板堆积置入淬火池中，由于衬板体积大、散热慢导致淬火液温度升高，不利衬板淬火过程中贝氏体和马氏体的形成。此外，热处理生产线需要较多的人工操作，浪费人力和劳力，不利于批量化处理。尤其对于大型耐磨衬板的热处理工艺设计，在热处理过程中会因受热不均而产生开裂或组织性能降低等问题，目前关于耐磨衬板的热处理装置设计仍然较少，热处理技术还有待开发。

发明内容

针对磨机衬板及其热处理工艺的局限性，本发明的目的在于提供一种提高贝氏体/马氏体低合金耐磨衬板服役寿命的方法，该方法通过添加低合金成分元素，设计合理的热处理装置，获得具有贝氏体/马氏体复相组织的低合金耐磨衬板，明显提高衬板的服役寿命，包括以下步骤：

(1)铸态衬板的制备：按照组成衬板化学成分的重量百分比计算并称取原料，所述衬板的化学元素成分及其质量百分比为：C：0.4-0.6％，Si：1.5-2.5％，Mn：2.0-3.0％，Cr：0.5～0.8％，P≤0.05％，S≤0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质；然后依次进行熔炼和浇注；

(2)热处理和淬火处理：将铸态衬板放入加热炉内，升温加热至奥氏体转化温度后进行保温，然后取出放入悬挂式吊篮内，通过升降单元控制悬挂式吊篮上下运动，将悬挂式吊篮内的衬板放入淬火槽内进行淬火，控制衬板在淬火槽中的淬火时间为5～15s，传动单元带动悬挂式吊篮继续带着衬板移动，冷却处理一段时间后，将悬挂式吊篮拉起测试衬板温度，重复上述操作，直到衬板温度降低为280～340℃时然后使用悬挂式吊篮将其吊起，，保持衬板温度不变进行等温处理获得贝氏体，然后空冷至室温即可制得贝氏体/马氏体复相耐磨衬板；淬火介质为水、盐浴液、淬火油中的一种。

优选的，本发明步骤(2)中的热处理的条件为：以70～90℃/h的速度升温至500～600℃，保温时间为1～3h，再以140～160℃/h的速度升温至850～950℃，保温时间为2～4。