[发明专利]耐磨合金铸钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨合金铸钢及其制造方法，特别是可用于野外多工矿开采设备上、能够适于高强度、以及低温等恶劣环境要求，具有超高硬韧性的耐磨合金铸钢。

背景技术

磨损是许多工业部门普遍存在并成为引起设备失效或材料破坏的一个重要原因，同时其也消耗了大量的能源和材料。由合金铸钢制造的各种工程挖掘机和装载机斗齿、各种耐磨输送管道、各种破碎机锤头和颚板、各种履带板，由于处于高强度、恶劣气候等工作条件，其磨损情况更加严重。

目前的技术现状是：一般材料的硬度和韧性是互相矛盾的性能指标，通常是硬度高则韧性差，韧性高则硬度低。一类是强调材料的高韧性，一类是强调材料的抗磨性。而无法达到一个有效的统一，尤其是在用于室外矿山开采、挖掘等工程机械上的应用。高锰钢的耐磨性是有条件的，而且其屈服强度低、易于变形；低、中合金耐磨钢具有较好的强韧性，低、中冲击载荷下的耐磨性优于高锰钢，但存在淬透性和淬硬性低的问题，耐磨性较差；高铬铸铁组织中含有超过20％的高硬度共晶碳化物，具有优异的耐磨性，可是存在合金元素含量高、生产成本高以及高温熔炼易变形开裂的不足；普通白口铸铁和低合金白口铸铁碳化物硬度低，碳化物呈连续状分布，脆性大，使用中易剥落甚至开裂。

因此需要提供新一代耐磨合金铸钢，通过其组分和含量的创新和设计，得到一种强韧性高、淬透性与淬硬性好是耐磨材料的发展趋势，同时保证在低温环境中的良好工作，并在多工矿条件中也能良好使用的耐磨材料，以减少金属磨损，对国民经济的发展有着十分重要的意义。

人们还认识到炉前孕育变质处理技术是提高钢铁液质量的有力措施之一，它在一定程度上能够弥补熔炼过程中的不足；熔炼、精炼和过滤技术是耐磨金属材料的生产关键技术，上述两项技术对于能否实现本项目匹配合理化方案至关重要。因此提供一种新的与耐磨合金铸钢的合金成分相适应的熔炼工艺将是保证耐磨合金铸钢的合金成分进而保证其机械性能的重要的制造技术环节。另外，人们进一步认识到提供一种新的与耐磨合金铸钢的合金成分相适应的热处理工艺不仅是制造耐磨合金铸钢的技术环节，同时，合理的热处理工艺也将对耐磨合金铸钢的机械性能具有积极的作用，使合金成分得到更有效的利用。

因此，也需要一个可以最大的实现和优化相应铸钢的包括熔炼和热处理工艺的制造方法，同时该制造工艺也应是一种生产工艺简单、成本低且无污染的过程。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种与新型耐磨合金铸钢及其制造方法。

其中所述新型耐磨合金铸钢的化学成分及其质量百分比为：C：0.27-0.32；Mn：0.70-0.90；Si：0.90-1.30；Cr：1.40-1.80；Mo：0.10-0.20；Ni：0.10-0.20；Ti：0.02-0.03。

其相应的制造方法包括：熔炼工艺部分和热处理工艺部分。

其中所述熔炼工艺包括：

步骤1、当熔炼的钢液升温至1550-1560℃时，分别加入元素：碳、钼铁、铬铁、镍、钛铁；

步骤2、当熔炼的钢液升温至1570-1580℃时，加入硅铁；

步骤3、当熔炼的钢液升温至1590-1600℃时，加入锰铁；

步骤4、当熔炼的钢液升温至1610-1630℃时，断电出钢液浇注。

其中所述热处理工艺包括：

步骤1、退火：将所述耐磨合金铸钢置于温度为850℃-900℃退火炉中，保温3-5小时出炉，然后空冷；

步骤2、淬火：将所述耐磨合金铸钢置于温度控制在900℃±10℃的淬火炉中保温150分钟后取出淬火，冷却介质为水溶性淬火液，耐磨合金铸钢冷致300℃左右；

步骤3、回火：将所述耐磨合金铸钢置于温度为到200-230℃的回火炉中，保温3-4小时取出空冷。

为得到更加优质的所述耐磨合金铸钢，所述熔炼工艺还可以在配以优化的装料和钢料初步熔化工艺；同时也可在上述步骤中配以添加熔剂工序形成熔渣保证耐磨合金铸钢的化学成分；另外，增加适当的炉前、炉中的取样分析以得到各化学成分的正确含量百分比。同时，制造的过程中可以提供上位控制单元，通过其对熔炼和热处理工艺实现大规模的整体自动化控制，提高生产率。