[发明专利]一种含硼耐磨铸钢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明为一种耐磨铸钢材料及其制备方法，特别涉及一种含硼耐磨铸钢材料及其制备方法，属于耐磨金属材料技术领域。

背景技术

传统的金属耐磨材料按服役条件可分为以下几类，一类是用在强冲击、大压力负荷条件下如锤头、颚板、扎臼壁、破碎壁等，一般选用高锰钢。另一类是用在低冲击负荷下如磨机细磨仓衬板、磨球等，一般选用抗磨铸铁。而介于二者之间的中等冲击负荷如磨机一仓衬板等，若选用高锰钢，由于冲击负荷不足无法使表面充分硬化，反而不耐磨。而用抗磨铸铁又承受不了较高冲击，一般采用合金钢。由于中、高合金钢中抗磨硬质相较少，低碳合金钢中则无抗磨硬质相，合金钢的耐磨性一般较差。

为了提高高锰钢的耐磨性，中国发明专利CN1785554公开了一种提高高锰钢耐磨件寿命的工艺，将所需镶铸材料与支撑用金属钉或金属棒粘结/焊接一体，利用支撑用金属钉或金属棒将所需镶铸材料固定在铸型中所需部位，然后浇注高锰钢合金熔液，成型后将露在铸件外面的支撑用金属钉或金属棒切掉，对铸件进行热处理。该发明提出的提高高锰钢耐磨件寿命的工艺可将高速钢及硬质合金镶在高锰钢铸造件的工作面上，工艺比较简单，通过把高锰钢及硬质合金镶在高锰钢铸件的工作面上，利用高速钢及硬质合金的高硬度，有效解决了高锰钢初始磨损严重的问题，但该工艺存在操作复杂和产品废品率较高等不足。中国发明专利CN100999778还公开了一种提高高锰钢初期耐磨性的表面时效处理方法，包括对普通高锰钢或合金化的高锰钢制件整体进行水韧处理和/或水韧处理后加低温时效处理的步骤，其特征在于还包括按照设计要求进行机械加工的步骤和将加工后的工件表面加热到350～920℃，并依加热方法及加热温度不同保温0.5秒～8小时，进行自然冷却和/或介质冷却的步骤，可提高高锰钢的初期耐磨性。但是，高锰钢时效过程中，易析出碳化物，降低其强度和韧性，且加工硬化性能下降，反而失去了高锰钢的优势。中国发明专利CN1676651还公开了一种用于耐磨铸件的含钨高锰钢，其特征在于该含钨高锰钢含有下列重量比的原料：C：0.95-1.35％，Mn：11.5-14％，Si：0.3-1.0％，Cr：0.2-1.0％，W：0.2-0.6％，Mo：0.2-0.4％，P：≤0.07％，余量为铁。或其中W的含量为3.5-4.2％或0.7-2.0％，且不含Mo。还可以在上述含钨合金钢加入稀土元素Re，其含量为0.02-0.15％。经模拟零件冲击弯曲试验、机械性能试验和现场使用试验结果表明，在高锰钢中加入W，能明显提高钢的强度和韧性。W和其它合金元素配合有良好的综合作用。含钨的高锰钢和普通高锰钢相比，性能要高出许多。但该高锰钢中含有较多昂贵的钨元素，导致生产成本增加。中国发明专利CN1616706还公开了一种表层或局部梯度强化的耐磨锰钢复合材料及制备工艺，该材料是基体为韧性较高的奥氏体、强化层为硬度较高的碳化钛+马氏体+介稳定奥氏体、中间过渡层为梯度渐变的碳化钛+马氏体+奥氏体的复合组织结构；其制备工艺包括以下步骤：介稳定奥氏体锰钢基体成分设计，C、Mn重量百分比含量为C：0.8～1.3％、Mn：6～13％；用Ti-Fe合金粉末作合成介质放置在铸型的特定部位，将锰钢高温熔体浇入铸型，得到表层或局部TiC增强体+介稳定奥氏体铸态组织；对该表层或局部进行液氮深冷处理获得马氏体相变梯度强化层，大幅度提高了高锰钢的综合机械性能，该方法存在工艺复杂和稳定性差等不足，在实际生产中难以推广。