[发明专利]铌微合金化耐磨铸钢材料、其应用和制备方法

说明书

本发明公开了一种本发明公开了一种铌微合金化耐磨铸钢材料、其应用和制备方法，适用于球磨机衬板的基于铌合金化作用的耐磨铸钢件制造，包括合金成分和热处理工艺，属于金属材料工艺技术领域。其是由以下组分按质量百分比组成C:0.45‑0.55％，Si:0.95‑1.05％，Mn:1.5‑1.6％，Cr:4.2‑4.8％，Mo:0.75‑0.80％，Nb:0.15‑0.20％，S≤0.02％，P≤0.03％，Fe为余量；加入铌元素得到了细小不连续分布的铌碳化物，起到固溶强化和钉扎晶界的作用，使材料的硬度，冲击韧性，抗拉强度得到良好匹配和提高，在空冷冷却方式下即得到性能稳定的耐磨衬板材料，工艺简单环保。

技术领域

本发明涉及一种铸钢材料、其应用和制备方法，特别是涉及一种耐磨铸钢材料、其应用和制备方法，应用于金属材料工艺技术领域。

背景技术

球磨机衬板由于衬板底部常受到磨料的冲击作用，在保证耐磨性能的同时，拥有良好的冲击韧性尤为重要。常使用的衬板材料有高锰钢、高铬铸铁、合金铸钢等。在球磨机衬板工况下，高锰钢不能提供足够的硬度来保证耐磨性能，且易变形。高铬铸铁中以硬质碳化物Cr₇C₃保证耐磨性能，但是韧性普遍偏低，且合金含量高，生产成本较大。马氏体合金钢则由于更好的韧性，其耐磨性能优于高铬铸铁。

由于铸钢没有塑性变形过程，因此热处理工艺的优化是提高其性能的最常用方法。耐磨材料中基体组织以及碳化物的分布，形态，数量，大小等都会影响到材料的耐磨性能。铌碳化物由于其高温稳定性和高硬度的特点，被作为重要的合金化元素广泛使用在铁基耐磨材料中，作为强碳化物形成元素，铌可以很大程度上改变合金中碳元素的分配。由于其它元素基本不溶于铌碳化物，尤其是铬元素，所以铌很是适合在耐磨钢中使用。但目前的含铌中铬耐磨铸钢强韧性还不理想，基体中存在的铬碳化物硬度较低，铌元素含量较高，增加了合金成本，综合力学性能有待于改善。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种铌微合金化耐磨铸钢材料、其应用和制备方法，在合金中加入微量Nb元素，使得钢液中增加了形核质点NbC，部分代替硬度较低的铬碳化物，得到了细小不连续分布的铌碳化物，起到固溶强化和钉扎晶界的作用，使得材料的硬度，并细化了晶粒组织，使材料冲击韧性、抗拉强度得到良好匹配和提高，在空冷冷却方式下即可得到性能稳定的耐磨衬板材料，工艺简单环保。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铌微合金化耐磨铸钢材料，该合金具有如下的组分及质量百分比：

C:0.45-0.55％，Si:0.95-1.05％，Mn:1.5-1.6％，Cr:4.2-4.8％，Mo:0.75-0.80％，Nb:0.15-0.20％，S≤0.02％，P≤0.03％，Fe为余量。

一种本发明铌微合金化耐磨铸钢材料的应用，能用作制备球磨机耐磨衬板的材料。

一种铌微合金化耐磨铸钢材料的制备方法，包括如下步骤：

a.原料准备工序：将废钢、铬铁、硅铁、铌铁、纯铬、纯钼、纯锰作为原料，并将各原料清理干净，按照所制备本发明铌微合金化耐磨铸钢材料的组分及质量百分比的要求进行配料，并将各原料烘干，待用；

b.熔炼工序：使用感应熔炼炉，对在所述步骤a中得到的干燥的原料进行熔炼，并在熔炼之前对感应熔炼炉的炉腔进行抽真空防氧化处理；对原料进行感应熔炼时，首先向感应熔炼炉中加入废钢、铬铁、硅铁、铌铁、纯铬和纯钼进行熔炼；待各原料熔清后，得到含微量铌合金的金属熔体，向金属熔体中加入纯锰原料，继续进行熔炼5-10min，直至纯锰原料全部熔清，得到铌锰合金钢液；优选进行感应熔炼的熔炼温度为1550-1650℃；