[发明专利]多元耐磨高硼合金钢及其制备方法

权利要求书

1.一种多元耐磨高硼合金钢，其特征在于所属的合金钢的化学成分及其重量百分比为：0.40～1.2%C，12～16%Cr，0.7～1.10%Si，3.6～5.4%Mn，0.4～2.1%B，0.4～3.2%Mo，0.60～3.2%W，0.4～5.0%V，0.3～1.5%Cu，0.2～0.8%Ti,0.10～0.25%Ca，0.05～0.3%Ce，0.05～0.2%Y，0.02～0.18%N，0.04～0.13%K，S<0.03%,P<0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

2.一种制备如权利要求1所述多元耐磨高硼合金钢的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

（1）供硼剂和变质孕育剂制造：

将钒铁、钛铁、氧化钾、硅钙钡合金、含氮铬铁破碎成60～100目的粉末,将60～100目的BC、BN、B₂O₃、Si₃N₄和变质元素稀土Ce、Y一起按照质量百分比0.5～2.0%B，0.2～0.8%Ti,0.10～0.30%V，0.10～0.25%Ca，0.05～0.3%Ce,0.05～0.2%Y，0.02～0.18%N，0.04～0.13%K配比后混合均匀，采用厚度0.12～0.25mm低碳钢钢带包装，滚轧成直径8～15mm金属包芯线，或者直接装入低碳钢管中；

（2）冶炼：

将废钢、铬铁在电炉中熔化，钢水熔清后加入铜板、硅铁、锰铁、钼铁、钨铁、钒铁，控制碳含量达到要求，炉前调整成分合格后，将熔体温度升高至1560～1620℃，加入硅钙合金进行预脱氧，加入铝终脱氧；

（3）加硼和变质孕育处理：

将（1）所制造的供硼剂和变质孕育剂金属包芯线通过喂线机，按照所需质量百分比含量加入到冶炼好的钢水中加硼和变质孕育处理，或将（1）所制造的供硼剂和变质孕育剂钢管，按照所需质量百分比含量添加到冶炼好的钢水中加硼和变质孕育处理，或者直接添加到钢包内浇注的钢水中进行加硼和变质孕育处理；

（4）浇注成型

将经处理好的钢水在砂型或金属型内浇注成铸件，或在离心机上采用离心复合铸造法浇注成外层为高硼高铬耐磨合金钢，内层为铸铁、合金铸铁、球墨铸铁或低合金钢的双金属复合材料，熔体浇注温度1400～1450℃；

（5）热处理：

①铸件清理后，在700～780℃温度下保温4－6小时进行亚临界空淬，将基质分解成铁素体和碳化物的混合体，使其基体形成亚稳奥氏体组织，并使其硬度降低到30～35HRC，以便于进行机械加工；

②铸件清理后，或经机械加工后，将铸件或加工件在920～1150℃保温2－4小时进行热处理，使其硬化以形成亚稳奥氏体，然后进行空冷到室温，以便在合金基质中形成马氏体显微组织，经过该热处理工艺处理后的材料的硬度可以达到HRC50～65；

③将热处理后的材料在150～200℃进行回火处理，回火保温时间2～4小时，随炉空冷至室温，以进一步调整硬度；

所述的供硼剂为工业BC、B₂O₃、BN，其中BC含量为50～60%，其中B₂O₃含量为20～30%，BN含量为10～20%；

所述的B₂O₃供硼剂为工业硼砂或者硼酸经脱水后制得，采用剂稀土和硅铁在钢水中直接还原成B；

所述的N源为Si₃N₄和含氮铬铁；

所述的变质孕育剂为稀土Ce、Y、氧化钾、硅钙钡合金。