[发明专利]中合金变质耐磨铸钢

说明书

一种中合金铸钢，属于高耐磨钢。适用于球磨机衬板的制造。

我国的球磨机衬板大多数是用传统的高锰钢铸造的，它的磨耗很高，每年有数十万吨计的钢铁永久性的消耗于被研磨的物料中。由国外进口的球磨机衬板虽然耐磨，但又不能长期靠进口衬板维持生产。有鉴于此，国家建材局中国建材机械工业公司于1983年向唐山水泥机械厂下达研制大型球磨机衬板新材质，以改变现有状态。经过两年研制与工业试型，确定牌号为：ZG42Cr2MnSi2MoCe。其化学成份是：C0.38～0.48，Cr1.80～2.20，Mn0.80～1.10，Si1.50～1.80，Mo0.20～0.50，Ce0.05～0.08，P、S均小于等于0.035。

本耐磨钢经淬火与回火后金相组织为具有球化夹杂物的马氏体。其机械性能为：硬度HRC51-57，冲击韧性ak≥21.6J/cm²，抗拉强度ob≥1373N/mm²。是具有高硬度、高韧性、高抗磨的实用新钢种。

本耐磨钢曾与日本石川岛重工业公司输入到我国冀东水泥厂的大型球磨机衬板作过同工况条件下的对比实验，结果是本耐磨钢衬板比日本kx-601钢衬板更耐磨。在磨制同等水泥时，本耐磨钢为kx-601钢衬板耐磨性的1.59倍。在耐冲击性能上，本耐磨钢比日本cc20及AM-1B耐磨钢更好。该两种钢的ak值均不大于19.6J/cm²，本耐磨钢比其高。

本耐磨钢的化学成份设计，是在铁碳合金中加入硅、铬、锰、钼合金，并加入适量的稀土元素铈为变质剂，使钢的耐磨损抗冲击性能增高。各种元素与合金在钢种中的作用如下：

碳，是影响钢性的主导元素，在一定含碳量范围内，碳份增加强度，硬度及耐磨性增加。当含碳量大于0.5时，钢的脆性增加，韧性下降;当含碳量小于0.4时，磨耗显著下降，因此确定含碳量为0.38-0.48%。

铬，能显著提高钢的淬透性，固溶强化基体，提高钢的硬度与耐磨性。当铬含量小于1.5%时，马氏体钢有磨耗下降的趋势;当大于2.5%时，会增加残余奥氏体使磨耗下降。故确定其含量为1.80-2.20%。

锰，能提高淬透性增加强度与硬度，并有脱硫作用，为了使用锰量不致促使晶粒长大造成韧性下降，限定含量在0.80-1.10%之间。

硅，有使回火脆性向高温移动提高强度等作用，但当含量超过2%时会降低塑性促进脱碳。所以定量为1.50-1.80%。

钼，可提高淬透性与回火稳定性，提高硬度改进冲击韧性，抑制回火脆性。还可细化晶粒，提高抗磨性，由于钼含量过高时会导致回火脆性增加且易脱碳，故定量为0.2-0.5%。

本耐磨钢与众不同处在于钢中加入微量的铈（Ce），目的在于净化晶界细化晶粒，改变夹杂物的形态与分布，以提高钢的强度与耐磨性。铈与硫结合所生成的硫化物为球状它均匀弥散于基体上，改变了未加入铈时的片角状夹杂物的不均匀分布状态，从而达到变质目的。由于铈超量后会产生脆性，因此定量为0.05-0.08%之间。

硫、磷，是由原料中带入钢的有害杂质，易产生偏析与晶界脆性，故控制其含量不大于0.035%。

本钢种的组织设计：上述化学成份经感应电炉熔炼后，钢的铸态组织为粗片状珠光体，经退火后为细片状珠光体。经退900-940℃淬火与230-270℃回火，获得板条状马氏体。见附图。

由于在熔炼后期加入铈，使钢中片角状夹杂物变成球状，如附图。由此达到了预计的变质转化。使钢的硬度、韧性、耐磨性均有提高。

ZG42Cr2MnSi2MoCe中加入铈的方式为罐装强制加入法。在终炼脱氧后将铈罐强制加入钢液中，同时充分搅拌以提高钢对铈的吸收率及分布均匀性。经测定吸收率为50%。使用的商品铈纯度为99.5%。经过变质处理的该中合金铸钢流动性好，微合金化作用显著，铸件表面光滑。

图1为采用本发明技术后所获得的板条马氏体照片，在基体中均匀分布着的球状杂夹物为铈变质转化生成，照片放大为400x。

使用本耐磨钢铸造的铸件经济性好，由于它的寿命比同类铸件高59%，而售价仅为进口产品的十二分之一。

我国稀土资源丰富，铈合金可以满足大批生产所需。广泛应用本耐磨钢可以收到节材、节能、节汇、提高产品质量等综合效益。