[发明专利]一种高铬钢及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金钢及制备方法，特别涉及高铬钢及制备方法，属于耐磨材料领域。

背景技术

矿山企业为提高磨矿效率，目前多采用大型磨机、自磨机、半自磨机破碎研磨铜矿、铁矿、钒铁矿等物质，衬板（最大单重近1.5吨）作为主要易损件，承受直径达180mm的磨球或直径达500mm的矿石冲击、腐蚀和磨损，工况恶劣，存在腐蚀与磨损的交互作用，加速材料消耗。在材料选择时既要考虑耐磨性，又要考虑耐蚀性，同时受冲击也要考虑强韧性的要求，现行矿山常采用高锰钢和合金钢。高锰钢硬度低，耐磨耐蚀性差，寿命短；合金钢由于选材和制备方法不当韧性低，衬板易发生断裂出现早期失效或不耐磨损。因此选用合适的材料及制备方法以提高衬板耐磨性、耐蚀性和强韧性，是提高衬板寿命和安全性的有效途径。

CN1025603761A公开了一种矿山用高铬多元合金钢衬板：C：0.5~1.8%，Si：0.5~1.2%，Mn：0.8~1.5%，Cr：11~14%，Mo：0.2~0.5%，Ni：0.5~0.8%，B：0.1~0.2%，Ti：0.1~0.2%，钾钠变质剂0.2~0.4%，余量为Fe。本发明碳含量高，与铬易形成化合物并呈网状分布，韧性低，对于冲击小的小型磨机具有较好的耐磨性。采用钾钠变质剂，由于钾、钠密度小，熔点低，易挥发，作为变质元素稳定性差。

CN101363104A公开了一种湿式弱酸性介质用耐磨蚀材料，C：0.17~0.26%，Cr：12.5~14.5%，Mn：0.5~1.2%，Ni：0.01~0.18%，Mo：0.2~0.6%，Cu：0.5~1.2%，Si：0.5~0.9%，余量为Fe。本发明的湿式弱酸性介质用抗磨损蚀材料其抗抗腐蚀磨损性是Mn1₃Cr₂的2倍以上。

CN100436633C公开了低碳高合金球磨机衬板钢及其制备方法：C：0.15~0.3%，Si：0~1.6%，Mn：0.5~1.7%，Cr：5.0~10.0%，Mo：0~1.5%，Ni：0~1.5%，B：0.1~0.2%，Ti：0~1.0%，RE：0~0.8%，P：0.01~0.045%，S：0.01~0.045%，其它金属和非金属元素总量不超过3%，余量为Fe。本发明在湿式磨矿机衬板工作环境下具有很好的耐磨性，其寿命为高锰钢衬板的2倍。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术缺点，提供一种兼具材料的耐磨性、耐蚀性和强韧性的高铬钢。

本发明的另一个目的提供一种所述高铬钢的制备方法。

本发明所述的高铬钢由以下成分及质量百分含量组成：C：0.15~0.24%，Cr：10.5~12.0%，Si：0.4~0.8%，Mn：0.4~0.8%，Ni：1.0~2.0%，Ti：0.5~1.0%，W：1.0~2.0%，P、S≤0.04%，Al：0.01~0.04%和Ce：0.2~0.3%，余量为Fe。

优选的高铬钢由以下成分及质量百分含量组成：C：0.22%，Cr：11.0%，Si：0.6%，Mn：0.6%，Ni：1.5%，Ti：0.75%，W：1.5%，P、S≤0.04%，Al：0.025%和Ce：0.25%，余量为Fe。

本发明的高铬钢制备方法由以下步骤组成：

①将废钢、铬铁放入真空中频感应炉熔炼，加入钨铁和钛铁，抽真空，保持80~100Pa，熔炼温度1620~1670℃，铈加入钢包底部；

②当钢包钢水温度为1580~1600℃时，浇入铸型中，即得到高铬钢铸件；

③热处理方法：预处理：1050~1100℃保温4~6h，油冷，650~670℃回火；淬火：1020~1050℃，油冷，油温不超过120℃；回火：200~220℃，保温6~8h，出炉空冷。

C：碳是保证高铬钢强度和耐磨性的基本元素，碳太低高铬钢韧性高，但强度和耐磨性低，碳太高在热处理过程中产生针状马氏体组织，韧性低；本发明碳选择范围0.15~0.24%。

Cr：铬提高高铬钢淬透性和强度，也提高材料抗腐蚀性；太高会降低材料韧性，太低不利于材料抗腐蚀性；本发明铬选择范围10.5~12.0%，与碳协同作用使基体获得板条马氏体组织。

Ni：镍提高淬透性，是扩大奥氏体元素，避免出现铁素体，有利于强度、韧性的提高。从性价比考虑镍选择范围为1.0~2.0%。