[发明专利]一种耐高应力冲击载荷的耐磨合金钢及制备方法

说明书

一种耐高应力冲击载荷的耐磨合金钢及制备方法，属于合金钢技术领域。其的化学成分：碳：0.01％～0.05％，硅：0.1％～0.3％，锰：16.0％～20.0％，铬：18.0％～20.0％，镍：1.8％～2.1％，氮：0.45％～0.70％，磷：≤0.015％，硫：≤0.015％，余量为铁。生产工艺，真空熔炼、控轧控冷获得均匀、稳定的全奥氏体稳态组织。优点在于，耐磨合金钢的硬度达到HRC 36～39，材料强度R_m为1050MPa～1150MPa，延伸率A％≥30％；低温冲击韧性A_KV(‑40℃)≥30J，室温冲击韧性A_KV≥70J；冲击载荷3.5J，石英砂和棕刚玉介质中的相对耐磨性分别为铸造Mn13的2倍和2.5倍；腐蚀速率Corr(3.5％NaCl)≤1mm/Y，耐蚀性比铸造Mn13及低合金马氏体钢高10倍以上。

技术领域

本发明属于合金钢技术领域，尤其涉及一种耐高应力冲击载荷的耐磨合金钢及制备方法。

背景技术

磨损是自然界中一种非常普遍的现象，是由于机械、间或伴有化学或电化学的作用，导致物体工作表面材料在相对运动中不断损耗的现象。磨损耗费资源和能源，特别是对于耐磨性要求高的零部件或工件的磨损巨大，而且因材料磨损无法使用而更换零部件时的修理、停工极大地影响了劳动生产率。此外，机器零部件的磨损会使产品质量下降，甚至造成设备和人身事故，限制了工业的现代化、自动化发展，所以目前对耐磨材料的研究和磨损机理的探索，尤其是对耐磨铸件制造新技术，热处理工艺方案的多样化的研究，引起了人们广泛的关注。国际上每两年召开一次大型的磨损学术会议，国内金属学会每2～3年召开一次全国耐磨材料学术大会。另外，国内外每年发表耐磨材料和磨损方面的学术论文达到几千篇。磨损行为无处不在，造成了巨大的国民经济损失。

据调查发现，仅磨料磨损一项每年就使得工业国家损失国民生产总值的1％～4％。根据Eyre的估计，磨料磨损在整个磨损中占50％，粗略估计磨损给工业国家带来的损失约占国民生产总值的2％～8％。据2008年统计显示，国内消耗的金属耐磨材料达500多万吨，其中每年因磨损造成的球磨机磨球消耗超过100万吨，球磨机和各种破碎机衬板消耗将近40万吨，轧辊消耗接近70万吨，各种工程挖掘机和装载机的斗齿、耐磨输送管道、破碎机锤头和颚板、履带板和磨辊等消耗达60多万吨，铁路道岔和车轮超过20万吨，各种模具消耗约150万吨。随着经济的高速发展和社会的进步，磨损所带来的社会损失将更加巨大。我国已成为耐磨材料的生产、消费大国。因此，解决磨损和延长机械设备及其部件的使用寿命成为工业界人士在设计、制造和使用各种机械设备所需要考虑的首要问题。从国民经济的角度考虑，研制工程机械用高强度耐磨钢是非常必要的。

从摩擦磨损学角度来看，磨损有多种分类方式：从磨损过程中的接触应力大小来分类时，可以分为高应力磨损和低应力磨损；从材料和介质硬度大小来分类时，可以分为硬磨料磨损和软磨料磨损。对于我国而言，每年的磨损量巨大，其中高应力状态下的磨损量占总消耗量的近80％，这是因为在高应力状态下，材料服役环境恶劣，破坏形式多样，包括摩擦磨损、犁沟磨损、疲劳磨损等。由此可见，解决高应力状态下的耐磨性问题是提高耐磨材料寿命的关键因素。本发明属于金属材料及其制备技术领域，尤其涉及一种耐高应力冲击载荷的耐磨合金钢。其主要特征包括抗撕裂、抗穿刺、抗裂纹扩展性能，高动态硬化率、高低温韧性、耐晶间腐蚀等。本材料是一种极其适用于高应力冲击磨损的服役工况，其综合耐磨性能是传统耐磨材料的2～3倍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高应力冲击载荷的耐磨合金钢，解决了对现有耐磨材料在高应力冲击载荷下出现耐磨性严重不足的问题。该耐磨合金钢具有抗撕裂、抗穿刺、抗裂纹扩展性能，高动态硬化率、高低温韧性、耐晶间腐蚀等。适用于高应力冲击磨损的服役工况，其综合耐磨性能是传统耐磨材料的2～3倍。材料的综合力学性能为：材料强度R_m为1050MPa～1150MPa，延伸率A％≥30％，低温冲击韧性A_KV(-40℃)≥30J，室温冲击韧性A_KV≥70J。