[发明专利]抗钢堆积性优良的高铬多元合金铸钢

说明书

本发明涉及一种高铬多元合金铸钢，是一种耐磨性和耐、抗热裂性及抗钢堆积性优良的工模具材料，适合于制造菌式穿孔机和狄塞尔轧管机穿孔机和轧管机、Accu-Roll轧管机以及其它的导卫板和导卫辊。

在冶金工业金属压力加工中，材料的高温耐磨性、耐冲击性和耐热冲击性是衡量一种工模具材料优劣的重要指标。

摩擦学上，粘着磨损是磨损的重要形式之一，在金属的压力加工行业中，粘钢是常见的问题之一。因此，工模具材料的抗钢堆积性，十分必要。

CN1042193A给出一种高合金铸铁，这种铸铁具有较好的耐热、耐磨性，但C＞2．85％，脆性较大，材料主要用来制造轧管机顶头，并且需进行二次热处理，工艺复杂。US4721153公开了一种耐磨轧辊外壳发明，材料中C2．0～3．5％，属于铸铁材料，材料的脆性较大，这种材料主要用于制造辊壳；CNl026901C所公开的一种高合金耐热耐磨钢，其合金含量C1．45～2．0％，Cr23～32，Ni3～8等，合金含量过高，造成材料的脆性大，成本增加，材料的耐热冲击性也较差，这种材料主要用于制造辊子，尤其是冷轧用轧辊。

为此，本发明给出一种高铬多元合金铸钢，该铸钢可提高钢的抗堆积性和耐磨性。

一、本发明的抗钢堆积性的高铬多元合金铸钢的化学成分(质量％)为：

C0．3～1．5％，Cr5～15％，Si0．5～1．5％，Mn0．5～1．5％，Mo0．3～1．5％，Ni0．5～1．5％，P≤0．05％，S≤0．05％，Ti0．2～0．4％，Ce0．03～0．20％，La0．02～0．10％，Fe为余量。

本发明考虑到材料的耐磨性、耐热冲击性和强韧性，同时让工件表面形成一层致密氧化膜，提高钢的抗堆积性。

本发明中各元素所起的作用和确定成分范围的原则综述如下：

铬(Cr)：铬溶于γ相区，增加钢的淬透性和淬硬性，提高材料的耐磨性。铬是具有钝化倾向的元素，当钢中铬含量达到一定时，表面形成一层铬的钝化膜(Cr₂O₃)，这对提高钢的抗堆积性十分有利。铬含量下限不能低于5％。过量的Cr增加成本和材料的脆性，因此上限最好不超过15％。此外，当铬与铁含量的原子数之比每达到一个n／8时，抗氧化性的提高都会出现一个飞跃。因此，这是铬含量选择的重要依据。

硅(Si)：硅在钢中不形成碳化物，是以固溶体的形态存在于基体中，当含量在1．5％以下时，可以提高钢的强度，适量的硅可以增加钢的淬透性。硅与铬具有共同提高高温抗氧化的作用，并可提高钢的疲劳强度，但超过1．5％时，脆性增加。

锰(Mn)：锰在钢中有固溶强化作用，且是良好的脱氧和脱硫剂，能消除或减弱钢因硫引起的热脆性。＜1．5％的锰扩大γ区和提高钢的淬锈性及增强韧性方面的作用与镍相似。调节锰含量可以控制钢的残余奥氏体量。超过1．5％，脆性增加。

钼(Mo)：钼是增加钢的淬透性、提高硬度和抗磨性的元素，它可以固溶于钢中提高钢的再结晶温度，从而提高钢的回火抗力，改善钢的高温强度和硬度，提高钢的抗热裂性能。在含铬、锰的钢中，加钼还可以降低或抑制铬、锰元素导致的回火脆性。钼是碳化物形成元素，形成复合碳化物，含钼量过高，会促使网状碳化物的生长，使脆性加大。因此，0．5～1．5％含量是既经济又增加材料的淬透性和抗回火软化的最佳选择。

镍(Ni)：镍是强烈扩大γ区的元素。在奥氏体不锈钢中常用来形成并稳定单一的奥氏体组织。镍可以在不显著降低塑性与韧性的情况下提高钢的强度，加入适当的镍能改善由于高碳、高铬引起的塑性和韧性下降。但过量的镍增加材料成本，一般0．5～1．5％。

碳(C)：随着碳含量的提高，材料的硬度和抗磨性提高，而耐腐蚀性则相应降低。碳含量的高低，影响着碳化物的数量以及固定在基体中碳的含量，因此，碳是一个十分重要的强化元素。

碳含量的选择为下限不少于0．3％，是考虑到需要一定的强度和耐磨性；上限不超过1．5％，是考虑到脆性的增加及抗热冲击能力的下降。

钛(Ti)：钛是活泼元素、能和氮及碳形成很稳定的、弥散的、硬度很高的质点，是一种去气剂和固碳元素。TiN为面心立方结构，晶格常数4．23，而γ铁晶格常数a=(3．616+0．8496×10^-4·t)()，t为温度(℃)，t=1000℃时，a=3．701，两者晶体结构相同、晶格常数相近，能起到晶粒的核心作用，所以，加入少量的钛可细化晶粒，起到一种孕育作用。钛含量一般为0．2～0．4。