[发明专利]一种提高钢材耐磨耐热性的方法

说明书

本发明涉及机械钢材加工技术领域，公开了一种提高钢材耐磨耐热性的方法，主要通过多元合金化方法，以锰、氮等代镍，降低镍含量，同时添加稀土元素，利用这些合金元素与碳和氮的亲和力都比较强，在合金熔炼过程中形成高度弥散分布的硬度极高的碳化物和氮化物微粒，微粒稳定性很高，即使在1300℃也不会完全溶解，进一步采用表面处理技术，提高钢的抗氧化性能，将耐热钢的最高耐热温度从原来的900‑1000℃提高到1200‑1300℃，从而大大拓展了耐热钢的应用领域。

技术领域

本发明属于机械钢材技术领域，具体涉及一种提高钢材耐磨耐热性的方法。

背景技术

抗磨耐热钢广泛应用于电力、冶金、矿山、建材、水泥机械等工业部门，如火力发电厂的锅炉喷燃器喷嘴、氧化铝焙烧的中心筒、水泥工业的热工设备，高温抗氧化性是保证工件在高温下持久工作的重要条件。钢件在高温空气等氧化环境中，氧与钢表面发生化学反应生成多种铁的氧化物层，该氧化物层很疏松，失去了钢的原有特性，极易脱落。为了提高钢的高温抗氧化性，向钢中加入合金元素，从而改变氧化物的结构。常用的合金元素有铬、硅、铝等。它们与氧反应，在钢的表面上生成致密的、稳定的氧化物层，或者说钝化层、或者等，以保护钢不再继续氧化。铬、硅、铝加入量多， 钢的高温抗氧化好，但是若硅、铝加入量太多，钢的力学性能和工艺性变差。所以，耐热钢以铬为主要合金元素，以硅、铝为辅助元素。因此，钢的高温抗氧化性主要与化学成分有关。

耐热钢零部件在高温氧化性气氛及磨料磨损的工况下与氧化性气体等接触时，会发生氧化反应，对工业生产和零部件的使用寿命都会产生不利的影响，又要在高温下承受红热物料输送的运动磨损，工况条件十分恶劣。所以不仅要求材质具有高的高温强度和一定的耐磨性，还要有良好的抗氧化性，才能满足其使用性能的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高钢材耐磨耐热性的方法，在高温下具有抗氧化、抗变形、塑性好不易断裂的性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高钢材耐磨耐热性的方法，包括以下步骤：

（1）将钢材制备中元素成分进行调整，按照质量百分比计为：将碳含量控制在0.24-0.26%范围、硅含量含量控制在0.8-1.0%范围、铬含量控制在5.5-6.5%范围、锰含量控制在9.5-9.8%范围、镍含量控制在1.3-1.6%范围、氮含量控制在0.26-0.28%范围、稀土含量控制在0.20-0.22%范围；

（2）熔炼过程的加料顺序为：先加生铁，镍在铬前面加入，最后加入稀土成分，各金属成分要无油无锈，并且各成分在加入前要烘干，钢水出炉温度控制在1650-1680℃范围之间；

（3）在浇铸前将铸型型砂预热至400-450℃，浇铸后退火温度为480-500℃，退火时间为2-3小时，制备得到铸钢放入均匀化炉内升温，以40-50℃/小时的速度升温，进行均匀化处理12-15小时，水淬后打磨抛光。

作为对上述方案的进一步描述，铸型型砂的制备方法为：将天然石英砂、膨润土按照100-110：4-5的重量比混合，干混1-2分钟后，加质量分数为13-15%水玻璃湿混2-3分钟，铸型造好后，吹二氧化碳硬化，吹气压力为0.18-0.20MPa，吹气时间为70-80秒，以待浇铸。

作为对上述方案的进一步描述，所述退火前保温时长为5-6小时。