[发明专利]一种马氏体耐磨钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于铸钢领域，涉及耐磨铸件，尤其是一种马氏体耐磨钢及其制造方法。

背景技术

现行的耐磨铸钢主要有高锰钢和低合金钢。高锰钢是一种奥氏体钢，起始硬度低，只有在较大冲击载荷或接解应力作用下，才能发挥表面加工硬化现象而起到耐磨的作用，但在实际工况中，90％以上的工艺都不能使高锰钢有效硬化，使得高锰钢的实际耐磨性不能令人满意。

目前国外中低碳合金马氏体耐磨钢多为Cr、Mo、Ni系合金钢，热处理工艺采用淬火加低温回火的工艺，以获得高强度、高硬度和一定韧性的合金性能。我国中低碳合金耐磨铸钢的研究和应用始于20世纪80年代以后，取得了一系列成果，较典型的钢种是30CrMnSiMoNi和Cr5Mo钢，期间有一段时间还着力开发了符合我国合金资源情况的Si、Mn系合金30Si2Mn。现在人们逐渐认识到了多元合金化是提高耐磨铸钢淬透性、强韧性和硬度的有效方法，因而国内外耐磨铸钢采用Cr、Mo、Ni、Si、Mn多元合金，用于制造球磨机衬板、破碎机锤头、挖掘机斗齿等耐磨件。

经检索，发现与本专利内容相关的两篇专利文献，其中：公开号为CN1528937的中国专利提供了一种高屈强比高强韧性铸造马氏体不锈钢，特点是其化学成分中含有：C≤0.06％、Cr 11-16.5％、Ni 3.50-6.0％、Mn≤2％、Mo 0.5-2％、Si＜1％，余量为Fe和少量杂质，杂质包括Al、[O]、[N]、[H]、S、P，其含量分别为Al＜0.15％、[O]＜0.01％、[N]＜0.03％、[H]≤0.0005％、S≤0.020％、P≤0.025％；公开号为CN1600889的中国专利提供了一种微合金马氏体耐磨铸钢及制造方法，其化学成分为wt％：C 0.25～0.34、Si 0.3～0.7、Mn 1.15～1.65、Cr 0.5～1.0、B 0.0005～0.005、Ti 0.01～0.06、Ce 0.01～0.045、La 0.01～0.035、Al0.01～0.1、S≤0.035、P≤0.035，其微合金化处理工艺为先在熔炼炉内于1600～1610℃加入TiFe，再在浇包内加入或在倾出钢水同时向浇包内投入RESiFe和BFe合金。

本专利内容与上述两篇专利有较大不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足之处，提供一种马氏体耐磨钢及其制造方法，在中低碳合金马氏体耐磨钢的基础上，利用配比合理的微量元素代替昂贵的Mo、Ni等元素，通过稳定的微合金工艺达到或超出Cr、Mo、Ni系合金马氏体耐磨钢的强度、韧性和耐磨性。

本发明实现目的的技术方案如下：

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明不使用Mo、Ni等贵重的合金元素，而是通过微合金化来达到强韧化和硬韧化目的，因而制造成本较低、微合金化处理工艺先进、稳定性好、热处理工艺简单且其强度、硬度、韧性及耐磨性优良、使用寿命长。

2、通过本发明制得的马氏体耐磨钢，其力学性能符合国家标准，而且，其耐腐蚀性较高锰钢有明显提升，作业时间或耐磨性可提高1～3倍。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

一种马氏体耐磨钢，按化学成分(质量百分比)：C 0.30～0.35、Si 0.6～1.2、Mn 1.0～1.5、Cr 2.5～3.5、B 0.003～0.007、Ti 0.03～0.06、RE 0.1～0.15、Al 0.01～0.03、S≤0.035、P≤0.035，其余为Fe。

其制造方法包括熔炼工艺和热处理工艺：

(1)熔炼工艺：

第一步微合金化处理：采用中频感应电炉熔炼，1550～1600℃时加入Cr、Mn、Si，将熔炼后的钢水投入浇包；

第二步微合金化处理：向浇包内投入RESiFe，浇注时温度为1600℃，然后冷却制得毛坯铸件；

将毛坯铸件经拆箱、打磨后投入加热炉；

(2)热处理工艺：

淬火：加热炉升温至650℃，保温2～4小时后，经1000～1050℃水池中淬火，2小时后，投入回火炉；

回火：回火炉温度控制在170～200℃，回火5～8小时，冷却后得到马氏体耐磨钢ZG35CrMn2SiREBTi。

通过上述方法制得的马氏体耐磨钢ZG35CrMn2SiREBTi，其力学性能和制作成耐磨件后使用效果分别见表1和表2：