[其他]耐磨耐冲击高碳锰铬稀土合金

说明书

本发明涉及一种铁基合金，特别是一种耐磨耐冲击的高碳锰铬稀土合金。

目前用于铸造类似球磨机的磨球、衬板、勺头及泥浆泵体等耐磨耐冲击机械部件的材质主要为高铬合金钢和高锰钢。高铬合金钢的成份为含C1.8～3.2%，Si0.5～0.9%，Mn0.5～0.9%，Cr12～16%，P·S＜0.05%，其余为Fe和夹杂。上述高铬合金钢经热处理以后，金相组织为马氏体+共晶碳化物+残奥，其硬度可达58HRC以上。上述合金钢耐磨性较好，但是由于基体组织为不稳定马氏体，所以抗冲击性能较差，抗冲击值一般为0.4～0.6，故受冲击负荷较大的机械部件经常发生破损，例如用高铬合金钢铸造的球磨机磨球破损率高达2～5%，而且在热态急冷状态下使用出现严重的炸裂，同时由于合金中含铬量较高，而且热处理工艺复杂，因此材料成本昂贵。综上所述，高铬合金钢作为耐磨耐冲击材料使用，存在很大的局限性，而高锰钢的耐冲击性能虽然比较好，但是耐磨性能不能满足使用要求。

本发明的目的在于提供一种成本低，耐冲击及耐磨性能较好，组织较稳定，不易炸裂，热处理工艺简单的新型合金材料。

本发明为一种新型铸造用高碳锰铬稀土合金，经退火处理以后，其金相组织为屈氏体占50%，共晶碳化物占28%，马氏体占22%，它是在高铬合金钢的基础上增加锰的含量，使合金组织屈氏体化，提高其稳定性，同时使碳及铬的含量降低，这样不仅使合金的成本降低，更主要的是使合金的脆性降低，另外在合金中添加了促使组织细化及增加组织白口化倾向的元素铜、钼和稀土（其中铜和钼可以分别以镍和钨替换），其结果是使合金组织均匀弥散，细腻，使组织稳定，同时使组织间的硬度差减小，从而保证合金具有较高的抗冲击性及耐磨性，而且在热态急冷状态下不炸裂。

本发明的高碳锰铬稀土合金的化学成份如下（重量百分比）：

C1.5～2.4%，Si0.4～1.0%，Mn3～5%，Cr5～10%，Mo0.2～1.0%或者W0.1～0.3%，Cu0.3～1.5%或者Ni0.2～0.5%，Re0.1～0.5%，其余为Fe和夹杂，其中PS＜0.04%。

本发明的高碳锰铬稀土合金是采用碱性炉衬的熔炼设备炼制的，铸造成型以后只需经退火处理后，硬度可达HRC48～55，抗冲击值＞1.0kg·M/cm²。

由于本发明的高碳锰铬稀土合金组织均匀弥散，细腻，并且比较稳定，金相各组织间的硬度差小，因此材料的抗冲击值较高，耐磨性能较好，在热态急冷条件下不炸裂，而且成本比高铬合金降低40%以上。

以下给出本发明的具体实施例：

实施例1

采用本发明的高碳锰铬稀土合金铸造成钢球在球磨机中进行性能实验，实验使用成份为C1.5～2.1%，Si0.4～0.6%，Mn3.5～4%，Cr5～7%，Mo0.2～0.4%或W0.1～0.3%，Cu0.3～0.7%或Ni0.2～0.4%，Re0.1～0.25%，其余为Fe和夹杂，其中PS＜004%经680℃×3～4小时的退火处理后，其硬度为HRC51.5，抗冲击值1.05kg·M/cm²，经1800小时的实验，碎球率为0.16%，比高铬钢球降低十二倍以上，在200℃热态下急冷没有发现炸裂，球的单位磨耗及电耗量均有所下降，同时小时产量有显著增加，使用寿命明显高于高铬铸钢球，而且成本比高铬铸钢球降低0.6～0.8倍。

实施例2

采用本发明的高碳锰铬稀土合金铸造成球磨机勺头，进行性能试验，实验使用的成份为C2.2～2.4%，Si0.6～0.9%，Mn4～5%，Cr7.5～10%，Mo0.5～0.9%或W0.2～0.5%，Cu0.7～1.5%或Ni0.3～0.5%，Re0.25～0.5%，其余为Fe和夹杂，P·S＜0.04%，经580℃×3～4小时退火处理后，其硬度为HRC52.5，抗冲击值为1.15kg·M/cm²。经实验，比高锰钢材质的同类产品寿命提高4.2倍。