[发明专利]低合金球磨机耐磨衬板及制造工艺

说明书

本发明属于低合金抗磨钢，是用于球磨机耐磨衬板材料。

目前国内外球磨机耐磨衬板，如国内采用ZGMn13、美国采用美国国家标准ANSI/ASTM、A532-82中提供的一组Ⅱ-B、Ⅱ-C、Ⅱ-D和Ⅱ-E合金铸铁，采用这些牌号制成的耐磨衬板主要适用于高硬度的磨料磨损工况，如矿石和砂石等，这些材料在加工过程中产生加工硬化，或者本身具有很高的硬度，达到抗磨损、使用寿命长的目的。而将这种材质的衬板应用在加工中等硬度的磨料（如煤）上则存在着一些缺陷，对于具有加工硬化特性的材料，由于磨料硬度较软，不能产生加工硬化，因而抗磨损性能不能满足要求。对于普通高硬度材料范围内，则因硬度高，无法保持一定的冲击韧性，在工作中容易断裂，比如中国专利公开号CN10411620A硬质低合金耐磨材料，其冲击韧性（无缺口）仅在4.9～8.1J/cm²。

本发明的目的是为了解决上述存在的问题，提供一种适用于加工中等硬度磨料的球磨机耐磨衬板，它可以获得较高的硬度和冲击韧性，以达到提高使用寿命的目的。

为了达到上述目的，本发明的特征在于耐磨衬板材料成份（重量%）的含量范围是：C  0.35～0.5%、Cr  0.8～1.5%、Si  0.6～1.2%、Mo  0.3～0.5%、Mn  0.6～1.4%、Cu  0.5～1%、1＃RE  0.01～0.1%，余量为Fe。

制造耐磨衬板的制造工艺的步骤如下：按照上述所给出的材料含量范围进行配料→冶炼→在砂型内铸造→退火→淬火→回火→成品入库。

上述退火工艺步骤如下：铸件在低于500℃入炉保温1.5～2.5小时，再以≤80℃/小时速度升至600～650℃，保温2-3小时均热后，以≤100℃/小时速度升至890～920℃，保温2～3小时后，随炉冷至300～350℃后空冷。

上述淬火工艺步骤如下：铸件在炉温低于600℃时入炉，以≤70℃/小时速度升温至870～890℃，保温2～3小时后，取出油淬。

上述回火工艺步骤如下：铸件在炉温低于200℃范围入炉，保温0.5～1.5小时后，以≤50℃/小时速度升至240～260℃，保温3～5小时后空冷。

采用上述配比和工艺，为加工中等硬度磨料的球磨机耐磨衬板提供了一种新型材料，我们将其命名为：ZG40CrSiMnMoCuRE，为了充分阐述本发明的技术方案为何能实现本发明的目的，现将各成份范围的选择理由及热处理工艺的制订依据表述如下：碳（C），碳能提高碳化物数量，从而使材料硬度提高，但含量过高使塑性和韧性下降，若过低使熔点升高流动性差，易氧化和热裂，为了获得良好的耐磨性，又具有一定强度和韧性，因此选用范围为0.35～0.5%。

铬（Cr），铬能固溶于铁素体，又能和钢中的碳形成多种碳化物，铬提高淬火透性和回火稳定性，使钢的强度、韧性上升，耐磨性提高，同时在含量小于2%时还有提高钢的塑性作用，铬在钢中不利方面是扩大回火脆性，选用含量在0.8～1.5%为宜。

铜（Cu），铜是扩大奥氏体相区的元素，在钢中不形成碳化物，但在适当热处理后能达到固溶强化和沉淀硬化作用，铜能提高韧性、降低钢的韧-脆性转变温度，还可改善钢的流动性，提高导热性，但过量的铜易生成富铜相和微裂纹，因此选用在0.5～1%，本发明铜的含量较大，是本发明的主要特点之一。

钼（Mo），钼在钢中可使组织细化均匀，提高淬透性和抗热裂性，提高回火稳定性，又能改善冲击韧性，但钼为稀贵金属，因此选用在0.3～0.5%。

锰（Mn），锰能提高淬透性和强化基体，使碳化物稳定和弥散，选用范围在0.6～1.4%。

硅（Si），硅起固溶强化作用，有助脱氧，并使钢强度和硬度提高，但过高使塑性和韧性显著降低，因此选用范围在0.6～1.2%。

稀土（RE），1＃稀土金属作用为净化钢液，改善钢中杂质形态和分布，改善铸态组织和性能，稀土也是强脱氧剂，对硫结合能力大，有细化晶粒和净化晶界作用，提高冲击韧性和增加钢液流动性并降低铸件热裂倾向，从而提高铸件质量，选用范围在0.01～0.1%，采用1＃RE是本发明的特点之一。

硫（S）和磷（P）作为有害元素，含量控制在0.04%以下，其余为铁。

本发明热处理工艺制订依据和理由阐述如下：