[发明专利]一种衬板用低合金耐磨钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低合金耐磨钢，具体的涉及一种衬板用低合金耐磨钢及其制备方法。

背景技术

耐磨材料是一类较为特殊的材料，它多用于存在磨损的场合，如矿山机械、工程机械、粉末设备中与土砂、矿石、岩石、水泥等物料相互作用的机械零件；粮油加工、耕作收割等农业机械；水利和火力发电设备中许多机械零部件；人体的牙齿、鞋底、笔尖以及多种生活品等。可以说，耐磨材料在冶金、建材、矿山、港口、石油、电力、煤炭、化工以及军事等各个工业领域中普遍存在，和每个人的生活息息相关。

耐磨材料的工作环境非常复杂，有些耐磨材料需要在重载、冲击、腐蚀、粉尘、蒸汽、渣滓等恶劣工况条件下工作，常常用于矿山、机械、水电、煤炭、港口、冶金等场合，这些环境会造成耐磨材料的巨大损耗和能源浪费，这部分耐磨材料占具着耐磨材料的主体，包括耐磨铸铁和耐磨铸钢两大部分。

据统计，75%以上的耐磨工件是在中、低应力冲击情况下使用的，而低合金耐磨钢的性能恰恰能满足这种工况条件，因此，作为耐磨材料，低合金耐磨钢引起了中外科研人员的广泛重视。低合金钢主要含有铬、钼、镍、锰、硅元素，同时添加少量的硼、钒、稀土、钛等元素细化晶粒，通过调整成分与热处理工艺.能在较大范围内控制低合金钢硬度和韧性的合理匹配，使其满足不同磨损工况的需要。

CN 1033845A公开了一种高强韧性低碳微合金化铸钢，它以碳、锰、钛、铌等为合金元素，其热处理采用正火-回火或均匀退火-正火-回火工艺，这种微合金化材料具有较高的韧性和塑性，但是由于含碳量较低，只有0.06～0.18（ωt.%），其屈服强度＜650Mpa，抗拉强度＜750Mpa，相对而言，硬度和强度较低，耐磨性不足。

CN 1618541A公开了一种耐磨的复合衬板材料及其制造方法，这种材料的含碳量在0.6～1.0（ωt.%）较高，除了常见的Si、Mn、Cr之外，同时还含有Ni、Mo、B、Y、K、Na等多种微量元素，由于K、Na含量较少，并且极易氧化，因此冶炼较为困难。

从手册和相关资料中，可以了解一些常见的低合金耐磨钢，但这些常见的低合金耐磨钢应用场合比较有限，不能满足特定工况的技术要求，新型的低合金耐磨钢研制，需要充分考虑各种元素的影响，只有这样，才能充分挖掘材料潜力，获得优良综合力学性能的材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种硬度高、韧性佳、淬透性好、耐磨性强、综合性能优良的低合金耐磨钢。

本发明可通过以下技术措施来实现：一种多元素低合金耐磨钢，包括下述质量百分比的元素：C 0.32-0.38%，Cr 1.5-1.8%，Si 1-1.3%，Mn 1-1.5%，Ni 0.3-0.7%，V 0.2-0.4%，Cu 0.2-0.4%，Ti 0.02-0.04%，Y 0.002-0.003%，P≤0.035%，S≤0.035%，余量为Fe和不可避免的杂质，以下就本发明中各个元素的作用做进一步的阐述。

碳（C）：是最重要的固溶强化元素，对钢的硬度、韧性、耐磨性具有至关重要的影响；含碳量越高，硬度越高，但冲击韧性越低，使用时候容易断裂，含碳量越低，则韧性高，硬度低，不利于在耐磨工况下使用，综合考虑，含碳量控制在0.32-0.38%，属于中碳钢范畴，既兼顾了耐磨性，也考虑了冲击韧性。

铬（Cr）：是耐磨材料的基本元素之一，可以固溶强化基体，提高钢的淬透性、耐磨性和耐腐蚀性，铬可以使钢的珠光体转变和贝氏体转变分开，能与碳形成多种化合物(Fe,Cr)3C，提高硬度和强度的同时不降低冲击韧度，具有较高的回火抵抗能力，含铬量控制在1.5-1.8%。

硅（Si）：是常见的合金元素之一，硅溶于铁素体之后，具有很强的固溶强化作用，同时显著提高钢的强度和硬度，提高钢的弹性极限、屈服极限和屈服比，增加钢的回火稳定性，随着硅含量的增加，碳化物的析出被抑制或延缓，易于形成贝氏体组织，含硅量控制在1-1.3%。

锰（Mn）：对钢的机械性能有着良好的影响，能提高钢的强度和硬度，同时不降低钢的塑性和韧性，能溶入铁素体，从而引起固溶强化，锰可以降低钢的临界转变温度，从而细化珠光体组织；锰还可以与钢液中的硫化合，形成MnS，从而消除S在钢中的有害影响，是很好的脱氧剂和脱硫剂，含锰量控制在1-1.5%。

镍（Ni）：可以增强钢的淬透性，提高钢的冲击韧性尤其是低温韧性，增加抗腐蚀性能，但镍是一种贵重金属，同时镍元素含量的增加容易引起P、Pb、Sn等有害元素在晶界处的偏聚，综合考虑，含镍量控制在0.3-0.7%。