[发明专利]一种中大型贝氏体钢耐磨铸件及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型贝氏体钢耐磨铸件及其制备工艺，尤其是重量大于300Kg，厚壁大于100mm的中大型钢耐磨铸件铸造工艺。

背景技术

目前，工业生产中所用的中大型钢耐磨铸件主要以高锰钢和高铬铸铁为主。高锰钢韧性高（AKv＞40J），但硬度低（HRC为20左右），高锰钢的耐磨性优势是通过在强冲击作用下的冲击硬化而发挥，很多工况条件难以满足使高锰钢达到硬化的冲击要求。高铬铸铁硬度高（HRC为60），但韧性低（AKv＜1J），脆性大，仅适用于无冲击和极小冲击的磨损工况，而此类工况较少。因此，高锰钢和高铬铸铁耐磨件使用领域严重受限，同时也因为综合机械性能差，导致耐磨件使用寿命低。

近年来，低合金马氏体钢和铬钼钢也相继作为耐磨铸件材料开始使用，低合金马氏体钢其组织成分主要是马氏体，由于材料淬透性差以及马氏体相变过程中容易出现开裂，限制了其在中大型耐磨件上的应用，只有少数几十公斤小型精密铸件才能使用。一些铬钼钢虽然在热处理开裂问题上有所改善，但其硬度HRC仅40左右，冲击韧性AKv＜10J，而且需要加入大量铬、镍、钼贵重合金元素，大大增加材料成本。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种中大型贝氏体钢耐磨铸件及其制备工艺，使用该工艺铸造的耐磨铸件硬度和冲击韧性较高，综合机械性能好，使用寿命高，而且工艺技术简单和生产成本较低，从而有使该种耐磨铸件的使用范围大大增加，并且解决了高耐磨铸件的热处理裂纹和厚壁铸件的淬透性问题，利于耐磨铸件的规模化工业生产。

本发明是通过这样的技术方案来实现的：

一种中大型贝氏体钢耐磨铸件，其特征在于，该铸件以C、Si、Mn、Cr为主要合金元素，其成分重量百分比为：C：0.1~0.35%，Si：0.5～2.0%，Mn：1.2～2.5%，Cr：1.0～2.5%，其余为铁和杂质元素。

作为上述方案的进一步改进，当HRC≥47，AKv≥22J时，所述各合金元素的重量百分比为:C：0.20~0.30%，Si：0.9～1.1%，Mn：2.1～2.5%，Cr：1.2～1.5%，其余为铁和杂质元素。

作为上述方案的进一步改进，当HRC≥46，AKv≥25J时，所述各合金元素的重量百分比为:C：0.20~0.30%，Si：0.6～0.9%，Mn：1.5～2.1%，Cr：1.4～2.0%，其余为铁和杂质元素。

同时，本方案还提供了一种生产上述中大型贝氏体钢耐磨铸件的工艺，其生产步骤为：

（1）将权利要求1中配置的原材料，进行熔炼、脱氧、除渣；

（2）按砂型、壳型或失蜡成型工艺铸造得到坯件；

（3）合金均匀化：将坯件升温至830～880℃保温后随炉冷却；

（4）相变：坯件升温到880～920℃保温，保温时间根据铸件的不同壁厚而定；出炉空冷到低于800℃进行间隙式复合淬火至高于100℃，用高于180℃保温炉保温4h以上。

作为上述工艺的进一步改进，步骤（4）中的淬火过程为：空冷至650～750℃进行间隙式水淬至180℃出水，再入280℃保温炉保温4h以上。

或者，步骤（4）中空冷至650～750℃进行间隙式水淬至高于350℃，再油冷至200℃，用280℃保温炉保温4h以上。

使用上述工艺生产的新型贝氏体中大型钢耐磨铸件，由于成分配比合理，使其在热处理过程中，能在较宽的冷速范围内形成一定含量的贝氏体、马氏体或残余奥氏体等的复相组织，使铸件产品不仅具有很高的硬度，同时也具有较高的冲击韧性，实现最佳的综合机械性能，通过配套的合金均匀化处理和间隙式复合淬火工艺以解决高耐磨铸件的热理裂纹和厚壁铸件的淬透性问题，以实现铸件产品性能的一致性和稳定性，不仅使用寿命高，而且适用范围更广泛，且不使用贵重合金元素，材料成本低，工艺稳定，易于实现规模化工业生产。

具体实施方式

为了更加清楚地理解本发明的目的、技术方案及有益效果，下面对本发明做进一步的说明，但并不将本发明的保护范围限定在以下实施例中。

实施例1

以用贝氏体钢材料生产重量370㎏某产品为例，其成分重量百分比为C：0.28%，Si：0.5%，Mn：2.0%，Cr：1%，其余为铁和杂质元素，并按照如下步骤进行：

（1）将按上述比例配制的原材料，按常规工艺进行熔炼、脱氧、除渣；

（2）按砂型工艺铸造得到坯件；

（3）合金均匀化：将坯件升温至860℃保温6h后,随炉冷却到室温；