[发明专利]一种耐磨钢

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁材料加工技术领域，特别涉及一种耐磨钢。

背景技术

磨损是工程构件三种破坏方式(磨损、腐蚀、断裂)中最主要的方式，全世界每年因磨损造成的损失达数千亿美元，故研究磨损和不断开发性能更好的耐磨材料具有重大的经济意义。目前，耐磨材料归纳起来有3类：(1)奥氏体高锰钢，原始状态为奥氏体，在外界强烈冲击和高压应力下，发生奥氏体向马氏体的转变强化，表层具有很高的硬度，内部具有很好的韧性，有优良的耐磨性和可靠性。(2)低合金耐磨钢，通过合理的化学成分配比及热处理，可获得较佳的综合性能，合金元素常用Cr、Mo、Ni、Nb、Mn和Si等，通常采用马氏体转变、第二相强化等手段来提高耐磨性。(3)高铬铸铁，属于脆性材料，含Cr量高(通常大于15％)，靠M₇C₃型碳化物提高耐磨性。上述材料中，目前仍将高锰钢作为主要耐磨材料，但在中、小冲击负荷下，由于以切削磨损为主，故高锰钢难以发挥潜力。而低合金钢中由于没有耐磨硬质相或硬质相数量太少，耐磨性也不高。高铬白口铸铁尽管硬度高、耐磨性好，但存在脆性大和冲击负荷下使用安全性差以及生产成本高等不足。

为了提高铸造材料的耐磨性，中国发明专利CN1560311公开了一种耐磨铸钢及其制备方法。耐磨铸钢含有C 0.2～0.35％、Si 0.6～1.0％、Mn 0.8～1.2％、Ni 0.2～0.6％、Cr 0.6～1.2％、Mo 0.15～0.35％。其制法包括冶炼、铸造和热处理。冶炼：在钢液溶化1/5～2/5时放入铬、镍、钼，出炉前5～15分钟投入锰、硅，然后投入脱氧剂；热处理：铸造成型铸件正火910～930℃，保温2小时出炉空冷，淬火860～900℃保温1.5小时后出炉水淬，水温30℃以下，回火210～230℃，保温2～2.5小时，出炉空冷。该发明耐磨铸钢中由于无耐磨硬质相，硬度低，耐磨性较差。中国发明专利CN1600889也公开了一种微合金马氏体耐磨铸钢及制造方法，其化学成分为wt％：C 0.25～0.34、Si 0.3～0.7、Mn 1.15～1.65、Cr 0.5～1.0、B 0.0005～0.005、Ti 0.01～0.06、Ce 0.01～0.045、La 0.01～0.035、Al 0.01～0.1、S≤0.035、P≤0.035，其微合金化处理工艺为先在熔炼炉内于1600～1610℃加入TiFe，再在浇包内加入或在倾出钢水同时向浇包内投入RESiFe和BFe合金。该发明的优点是不使用Mo、Ni等贵重的合金元素，而是通过微合金化来达到强韧化和硬韧化目的，因而制造成本较低。但也存在硬度低，耐磨性差的不足。

中国发明专利CN1385549则公开了一种中碳多元低合金耐磨钢材质化学成份及含量，其中：C 0.38～0.45％，Si 0.90～1.30％，Mn 1.2～2.0％，Cr 1.0～1.7％，Mo 0.3～0.5％，V 0.1～0.2％，B 0.001～0.003％，Re 0.01～0.03％，S≤0.04％、P≤0.045％，其余为Fe。最终金相组织为：回火马氏体+贝氏体+碳化物+少量残余奥氏体。该钢不仅具有较高的硬度，而且具有较好的韧性，热处理工艺简单易于掌握，制造成本较低，可广泛应用于球磨机衬板、破碎机齿板、护板、锤头等耐磨件。碳含量的提高，导致硬度有所提高，耐磨性有所改善，但由于含有价格昂贵的钼元素，导致生产成本增加。俄罗斯专利RU2288294-C2也公开了一种铸造耐磨钢，其化学组成为0.80～0.95％C、0.20～0.40％Si、8.50～10.0％Mn、0.50～0.85％Ni、0.10～0.30％W、0.025～0.045％N、0.05～0.10％V和0.10～0.30％Mo。由于加入价格昂贵的镍、钼等元素，导致生产成本增加。