[发明专利]一种提高刮板运输机中部槽槽帮铸钢件强韧性的热处理方法

说明书

本发明公开一种提高刮板运输机中部槽槽帮铸钢件强韧性的热处理方法，将槽帮铸钢随炉升温至850~870℃保温0.5~1h，然后升温至890~910℃保温2.5~3h后水淬；立即在270~290℃保温2.5~3h，空冷。槽帮铸钢化学成分按重量百分含量为C：0.20~0.25；Si：0.40~0.55；Mn：1.7~1.9；P：≤0.03；S：≤0.03；Cr：0.4~0.6；Mo：0.3~0.5；Al：≤0.05；RE稀土：0.01；余量为Fe和不可避免的杂质元素。该工艺实现槽帮材料强度、塑韧性、硬度、耐磨性的最佳匹配，降低槽帮铸钢的焊裂风险，提高槽帮铸钢的使用寿命，节省槽帮的维修成本与生产时间。

技术领域

本发明涉及铸钢件的热处理技术领域，具体为一种大幅提高刮板运输机中部槽槽帮铸钢件强韧性的分级固溶淬火、立即低温回火的短流程热处理方法。

背景技术

刮板输送机是煤炭开采过程中最主要的运输设备。中部槽作为其中磨损量和使用量最大的主要部件之一，在开采过程中承受压力、摩擦、冲击等复杂工况，要求具有高强度、高韧性、良好的耐磨性和焊接性能。目前，我国中部槽槽帮多采用ZG30SiMn铸钢材料。传统ZG30SiMn铸钢槽帮表面硬度不足、耐磨性较差，使用寿命较低。此外，ZG30SiMn中C、Si含量较高，碳当量及冷裂敏感系数大，槽帮与中板在焊接过程中容易产生热裂纹和焊接冷裂纹，而新型高强耐磨中板材料的使用，使得槽帮与中板性能不匹配导致中部槽整体寿命降低的问题愈加凸显。ZG30SiMn铸钢件一般采用正火细化奥氏体晶粒、促进成分均匀；再经高温固溶淬火转变为具有高应变间隙固溶碳原子的体心正方马氏体和残余奥氏体、随后高温回火进行调质实现铁素体基体上细小碳化物的弥散分布，形成回火马氏体，降低组织内部残余内应力。经正火和调质处理后其抗拉强度一般为720MPa、断后伸长率为10%、硬度为220~280HBW。

现有提高ZG30SiMn铸钢槽帮材料力学性能的方法主要有：微合金化和热处理。ZG30SiMnMo经调质处理后抗拉强度为850~1000MPa、断后伸长率≥10%、硬度为230~280HBW。《金属热处理》第40卷第10期公开了“化学成分及热处理对槽帮铸钢力学性能的影响”，ZG26SiMnMoV通过调质处理所制备的铸钢抗拉强度≥1000MPa，硬度为300~350HBS。CN107475619A专利申请公开了“一种超硬粒子增强型索氏体矿用槽帮耐磨铸钢及其制造方法”，通过在ZG30SiMnMo中添加超硬TiC粒子提高耐磨性，经淬火和回火的热处理方法所制备的铸钢屈服强度≥780MPa，抗拉强度≥860MPa，伸长率≥8%，室温冲击功≥20J，硬度250~280HBW，耐磨损性能是ZG30MnSiMo的1.5倍。然而，上述方法仍未能实现槽帮材料强度、塑韧性、硬度、耐磨性的最佳匹配。

发明内容

本发明目的在于解决上述技术问题，提供一种刮板运输机的中部槽槽帮铸钢件的热处理方法。

铸钢件的奥氏体化温度和时间至关重要。奥氏体化温度较低或时间较短，将导致碳化物颗粒不能完全溶解或溶解的碳元素分布不均匀，因此形成的马氏体硬度不足、残余奥氏体含量过高、尺寸粗大，材料的强度、塑韧性较差。常规槽帮铸钢在正火和淬火热处理时需要两次被升至高温并长时间保温。而过高的奥氏体化温度和加热时间的延长，使得奥氏体晶粒粗大，导致淬火过程中马氏体形核数量减少、形成的马氏体晶粒粗大；残余奥氏体数量增加且粗大奥氏体晶粒更不稳定，在后续焊接加工及使用时向马氏体转变的倾向性加剧、由此发生体积膨胀产生内应力而导致冷裂纹。此外，常规采用的高温回火导致粗大碳化物颗粒的形成和聚集，使铸钢的冲击韧性急剧下降。

因此，本发明采用分级固溶淬火并立即回火的方法代替原有正火加淬火、回火进行调质的热处理方式，通过分级短时固溶处理并淬火的方法实现均匀成分、细化晶粒、控制碳化物析出、获得细小板条状马氏体及少量残余奥氏体组织；通过立即回火，从过饱和马氏体中析出部分碳元素扩散进入残余奥氏体中稳定奥氏体，从而实现大幅度提高铸钢强度、塑韧性的目的。本发明采用如下技术方案实现：