[发明专利]一种搅拌摩擦焊搅拌头用高温耐磨钢及其制备方法

权利要求书

1.一种搅拌摩擦焊搅拌头用高温耐磨钢，其特征在于，其化学成分质量百分比为：C：0.25％～0.35％、Mn：0.15％～0.8％、Cr：0.5％～1.0％、Mo：0.5％～1.5％、V：0.2％～0.75％、Nb：0.01％～0.03％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，余量为Fe以及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊搅拌头用高温耐磨钢，其特征在于，ω(Mo)/ω(V)≥2且Mo、V的质量百分比之和不小于1.5％。

3.根据权利要求2所述的搅拌摩擦焊搅拌头用高温耐磨钢，其特征在于，经热处理后，其室温硬度≥44HRC；在室温下抗拉强度≥1350MPa，屈服强度≥1250MPa，延伸率≥13％，断面收缩率≥22％；在700℃下抗拉强度≥450MPa，屈服强度≥350MPa，延伸率≥18％，断面收缩率≥60％。

4.根据权利要求3所述的搅拌摩擦焊搅拌头用高温耐磨钢，其特征在于，所述高温耐磨钢的显微组织包括平行的板条组织，板条宽度为0.2～1μm；板条结构边界上分布有球状纳米尺度MC型碳化物、条状纳米尺度M₇C₃型碳化物以及不规则形貌的M₂₃C₆型碳化物。

5.根据权利要求4所述的搅拌摩擦焊搅拌头用高温耐磨钢，其特征在于，所述板条结构内部含有纳米尺度棒状碳化物，所述纳米尺度棒状碳化物为V、Mo、Nb的MC型纳米碳化物，具有NaCl结构；所述纳米尺度棒状碳化物长度为10±5nm，横截面尺寸为2.5±1.25nm。

6.一种搅拌摩擦焊搅拌头用高温耐磨钢的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-5任一项所述的搅拌摩擦焊搅拌头用高温耐磨钢，包括以下步骤：

(1)真空熔炼：按照所需成分质量百分比配置原料，将原料放置电炉中经熔炼、精炼、真空脱气后浇铸成电极棒；

(2)电渣重熔：打磨电极棒表面，除去表面氧化后经电渣重熔获得电渣锭，电渣重熔期间采用硅铁粉脱氧；

(3)均质化处理工艺：电渣锭脱模后进行高温均质化处理，均质化处理温度为1200℃～1300℃，均质化时长2～20h；

(4)均质化处理后的钢锭以80-100℃/h的冷速随炉冷却至500℃以下出炉，或者均质化处理后的钢锭由均质化温度降温至相应轧制或锻造温度后进行锻造或轧制工艺；其中，所述锻造工艺或轧制工艺具体为

锻造工艺：锻造工艺为1100-1150℃保温1-6小时，始锻温度1050-1100℃，终锻温度≥880℃，可多次墩拔，锻比2-9，锻后转入450～650℃中温炉中保温1～6小时去应力，或埋砂处理；

轧制工艺：轧制工艺为1100～1150℃保温1-6小时，始轧温度1050-1100℃，终轧温度≥880℃，轧后转入450～650℃中温炉中保温1～6小时去应力，或埋砂处理；

(5)退火工艺：在炉温低于500℃温度入炉，以不大于150℃/h的加热速率加热到840～880℃后保温2～5小时，然后再以20-50℃/h的速率随炉冷却至500℃以下出炉空冷；

(6)探伤修正：上述步骤(5)所得退火工件需进行表面裂纹检查与探伤，并对检查、探伤出的裂纹进行修整打磨或截断去除；

(7)淬火工艺：将上述步骤(6)探伤修整后的工件装入高温淬火炉中加热到950～1050℃后保温1～5小时，保温完成后淬水，保温时长不小于15min+1min/mm×r mm或15min+1min/mm×1/2×H mm，r为材料半径，H为材料厚度；

(8)回火工艺：上述淬火材料在完成淬火工序后应立即回火，回火温度根据成品所需硬度不同，回火温度在500-650℃区间选取，可采用一次回火或二次回火，保温1.5-6小时。

7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊搅拌头用高温耐磨钢的制备方法，其特征在于，若钢锭较小(小于等于50kg)或质量要求不高，真空熔炼钢锭可不进行电渣重熔工序，直接进行均质化处理工艺。