[其他]一种稀土铬锰硅钼钛硼耐磨铸钢及其生产工艺

说明书

本发明属于一种低合金耐磨金属材料及其生产方法

以前以高合金为主的耐磨铸钢，不仅浪费贵重金属，而且工艺复杂，生产成本高。

本发明的目的是提供一种稀土铬锰硅钼钛硼耐磨铸钢，这种耐磨铸钢不仅在低应力或中等冲击应力状态下具有良好的耐磨性，而且在较严厉的磨损情况下也具有良好的耐磨性。

本发明的另一目的是提供一种制造该种耐磨铸钢的新工艺方法。采用这种工艺方法，解决了普通低合金耐磨铸钢存在的脆断敏感性问题，和淬水、淬油带来的工艺复杂、生产成本高，并存在着严重的热处理缺陷的问题。

稀土铬锰硅钼钛硼耐磨铸钢的化学成分是：碳含量为0.45～0.70%、铬含量为0.8～1.0%、锰含量为1.5～1.8%、硅含量为0.8～1.0%、钼含量为0.2～0.3%、钛含量为0.05～0.09%、硼含量为0.001～0.003%，所说的稀土元素总含量为0.04～0.08%，其中硫、磷有害元素不得超过0.035%，残余铝的含量为0.02～0.06%。

稀土铬锰硅钼钛硼耐磨铸钢的生产过程包括碱性电弧炉冶炼、铸造和热处理。碱性电弧炉冶炼的出钢温度，当含碳量在0.45～0.55%时，应控制在1580℃～1600℃。当含碳量在0.55～0.70%时，出钢温度在1530℃～1570℃。该冶炼过程的要点是向钢水中加入的稀土合金、硼铁合金块度在10～20mm，在加入前须在100℃～200℃条件下烘热，加入时机是在出钢时，并在钢水包中被吸收。在加入稀土合金和硼铁合金前，钢液必须在白渣下充分脱氧，加入后，钢水需搅动，以确保吸收均匀，并需镇静4～7分钟后，方可进行浇注（浇注温度，当含碳量在0.45～0.55%时，在1500℃～1510℃范围内，当含碳量在0.55～0.70%时，在1490℃～1500℃范围之内）。

热处理过程的要点，是要严格控制温度变化，在开始时加热升温速度为每小时80℃，一直加热到600℃～650℃，（对于10吨热处理炉）保温3～4小时，然后继续以每小时100℃的升温速度加热。当含碳量在0.45～0.55%时，加热温度控制在850℃～880℃，当含碳量在0.56～0.70%时，加热温度控制在830℃～850℃，保温4～6小时后，出炉进行冷却。

在热处理过程的冷却工艺，是采用吹风冷却法，当含碳量为0.45～0.55%时，在开始十分钟内冷却速度为每分钟20℃，然后冷却速度转为每分钟冷却15±3℃，冷至400℃～450℃时停风，自然冷却至室温。该冷却工艺适用于截面厚度在160mm以下的产品。当含碳量为0.56～0.70%时，可以每分钟冷却25℃的冷却速度冷却十分钟，然后再以每分钟冷却20℃±3℃的冷却速度冷却至350℃～300℃停风，自然冷却至室温。该冷却工艺适于截面厚度在130mm以下的产品。可选择的风流介质温度在5℃～35℃。

该冷却工艺的风冷阵列与冷却速度控制以吹风机顺着料车长度方向，两侧对吹布置，按一定距离摆开对吹加热件的布阵方式。料盘底部与料车上部之间要留有通风通道，其间距最低限度要大于250mm，以便通入风量，控制风冷效果。还可在料车盛料件上方中间区，顺着料车长度方向设置可左右摆动的向下吹的风机，以便提高料车中部的冷却效果。或者利用一台风机制成通风管道，向料车心部输入风量以控制冷却效果。料车与外围吹风机距离在1.2～1.6m处。

对于风量要求，是每吨产品件冷却所需风量每小时不得小于9000m³，可利用风机开闭时间和利用台数调节冷却吨位所需风量和冷却速度的要求。

热处理装炉要求，是当产品件截面厚度在150～200mm时，要保证产品件之间距离不小于90mm。当产品件截面厚度在100～150mm时，要保证产品件之间距离不小于70mm。当产品件截面厚度小于80mm时，要保证产品件之间距离不小于60mm。

该冷却工艺也可采用空冷方法，当含碳量为0.45～0.55%时，产品截面厚度小于130mm时，可采用每半吨件空冷方式;当含碳量为0.56～0.70%，产品截面厚度在180mm以下时，可采用单件空冷的冷却方式。

采用稀土合金制造低合金耐磨金属材料，不仅工艺简单、耗能低、耐磨性能高、而且有利于充分开发利用我国丰富的稀土资源。