[发明专利]一种低成本高强度纳米贝氏体耐磨钢球的制备方法

摘要

一种低成本高强度纳米贝氏体耐磨钢球的制备方法，属于金属材料加工技术领域。钢球重量百分比为C：0.45～0.7wt.％、Si：1.5～3.0wt.％、Mn：0.5～2.0wt.％、Cr：0.1～1.5wt.％、Al：0.1～2.0wt.％、Ti：0.01～0.1wt.％，余量为Fe和不可避免的杂质。钢种冶炼浇铸后，热轧或热锻成直径Φ20～160mm钢球，快速冷却至200～400℃后保温3～8h，即可获得复相组织。本发明合金成分中不含Mo、Ni、Nb、V等元素，成本低、热处理工艺简单，免除淬火和回火等热处理工序，生产过程稳定，细化晶粒的同时也显著增加了钢球的耐磨性。

主权项

1.一种低成本高强度纳米贝氏体耐磨钢球的制备方法，其特征在于，合金成分重量百分比为C：0.45～0.7wt.％、Si：1.5～3.0wt.％、Mn：0.5～2.0wt.％、Cr：0.1～1.5wt.％、Al：0.1～2.0wt.％、Ti：0.01～0.1wt.％，余量为Fe和不可避免的杂质；

制备过程包括以下步骤：

步骤一，按照上述合金成分进行冶炼、浇铸，热轧或者热锻成直径Φ20～160mm钢球，总压下率为75～90％；开轧温度或开锻温度为1050～1150℃，终轧温度或终锻温度为950～1000℃；

步骤二，将上述钢球空冷至800～900℃，然后快速冷却至200～400℃，在此温度下保温3～8h，即可获得纳米贝氏体、少量残余奥氏体和TiC析出相组成的复相组织。

2.根据权利要求1所述的贝氏体耐磨钢球的制备方法，其特征在于，钢的合金成分中加入Ti，形成纳米级尺寸、分布均匀的TiC析出相，抑制了形变奥氏体的晶粒粗大，细化晶粒，同时增强基体强度，提高耐磨性能。

3.根据权利要求1所述的贝氏体耐磨钢球的制备方法，其特征在于，轧制或锻造钢球空冷至800～900℃，该温度高于珠光体转变区的上限温度，同时也处于TiC的析出温度区间，目的在于促进TiC粒子的大量析出。

4.根据权利要求1所述的贝氏体耐磨钢球的制备方法，其特征在于，钢球快速冷却的速度大于5℃/s，以避开珠光体转变区，使过冷奥氏体直接进入贝氏体转变区。

5.根据权利要求1所述的贝氏体耐磨钢球的制备方法，其特征在于，钢球残余奥氏体组织的体积分数为5～20％。

6.根据权利要求1或5所述的贝氏体耐磨钢球的制备方法，其特征在于，钢球的保温温度不同，其保温时间及相应的组织与性能也不同，随着保温温度的降低，纳米贝氏体片层间距减小，强度和硬度增加，保温时间也相应延长。

7.根据权利要求1所述的贝氏体耐磨钢球的制备方法，其特征在于，所述贝氏体耐磨钢的力学性能为：屈服强度R_p≥1600MPa，抗拉强度R_m≥1900MPa，断后伸长率A≥10％，洛氏硬度HRC≥55，室温冲击韧性ak≥20J/cm²。