[发明专利]一种强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢及其制备方法和应用

说明书

本发明属于耐磨铸钢技术领域，具体涉及一种强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢及其制备方法和应用。本发明提供的强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢的化学成分及其质量含量为，C：0.45％‑0.60％、Si：2.0‑3.0％、Mn：1.5‑2.5％、Cr：0.8‑1.2％、Mo：0.4‑0.8％、Cu：0.4‑0.7％、RE：0.03‑0.06％、P≤0.040％、S≤0.040％、余量为铁和不可避免的杂质。本发明强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢在中、高应力下具备极强的耐磨损能力，本发明强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢在大型破碎机锤头等大冲击磨料磨损工况的耐磨损件上具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于耐磨铸钢技术领域，具体涉及一种强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢及其制备方法和应用。

背景技术

磨损是材料失效的主要形式之一。磨损不仅消耗材料，造成重大经济损失，而且严重增加设备维修频次，大幅降低生产效率，限制现代工业的发展。粘着磨损、磨料磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损是材料磨损几种基本类型。其中，磨料磨损最为常见，广泛存在于冶金、选矿、水泥、化工、电力磨煤等领域。因此，如何提高材料耐磨料磨损性能成为人们关注的焦点。

研究表明，金属材料耐磨料磨损性能受材料硬度和韧性综合作用的影响。因此，兼具高硬韧性的贝氏体钢引起了人们的注意。

中国专利CN102877008B公开了一种贝氏体耐磨铸钢的制备方法，制得的贝氏体耐磨铸钢HRC为46.2，V型缺口冲击吸收能量为25.6J，能够适用于常见的耐磨损部件，但是该方法所得的贝氏体耐磨铸钢在硬度较高的同时，韧性较低，在大冲击的工作环境下，使用寿命相对较低。

目前，高硬韧性贝氏体耐磨铸钢已逐渐取代高锰钢、马氏体耐磨钢，被应用于破碎机锤头、破碎机颚板以及球磨机衬板。然而，由于一般情况下金属材料的强度与其韧性成反比，基于强度、韧性一体化调控的贝氏体耐磨钢已出现瓶颈。进一步提升贝氏体耐磨钢耐冲击磨料磨损性能，需要组织调控机制。近年来，磨料磨损过程中，尤其是中、高应力状态下，人们发现金属材料磨损面的组织会发生一定程度的硬化。事实上，高应力下高锰钢的优异耐磨性能就是因其优异的冲击韧性和高应力下的显著硬化能力(基体组织的200-260HV上升至硬化组织的580-620HV)。然而，高锰钢屈服强度低，用作磨机衬板等复杂耐磨件时，受冲击作用易发生塑性变形，以致早期报废且维修拆卸非常困难。基于高锰钢的耐磨机理，材料的韧性和磨损过程中的硬化能力不成反比，即可以借鉴高锰钢的磨损过程中的硬化机制，开发强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢。

发明内容

本发明旨在提供一种强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢及其制备方法和应用，该耐磨铸钢以Si、Mn、Cr为主要合金元素，添加少量的Ni、Cu、Mo，适量RE等合金元素，经正火、盐浴等温淬火、回火热处理后，可以获得以贝氏体为主，辅以一定量片状、块状奥氏体的复相组织。该复相组织具有良好的冲击韧性，并在冲击磨损过程中呈现出较高的硬化能力，适用于制造大型锤式破碎机锤头、破碎机颚板、筒式磨机衬板等耐冲击磨损件。

本发明采用以下技术方案：

一种强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢，所述强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢的化学成分及其质量含量为，C：0.45％-0.60％、Si：2.0-3.0％、Mn：1.5-2.5％、Cr：0.8-1.2％、Mo：0.4-0.8％、Cu：0.4-0.7％、RE：0.03-0.06％、P≤0.040％、S≤0.040％、余量为铁和不可避免的杂质。

进一步地，所述强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢的化学成分及其质量含量为，C：0.60％、Si：3.0％、Mn：2.5％、Cr：0.8％、Mo：0.4％、Cu：0.4％、RE：0.04％、P：0.025％、S：0.035％、余量为铁和不可避免的杂质。

本发明还提供了一种强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢的制备方法为：