[其他]一种稀土铬锰硅钼耐磨铸钢及其生产工艺

说明书

本发明属于一种低合金耐磨材料及其生产方法

目前，国外生产的低合金耐磨铸钢，多偏重于加入铬、镍、钼等较高合金含量的金属元素，这不仅提高了耐磨铸钢的成本，而且受到资源方面的限制。

国内目前生产低合金耐磨铸钢，有的工艺复杂，耗能大，有的脆性大，使用寿命短。如ZG42CrMn₂SiMo耐磨铸钢，在生产时，需要进行三次热处理，还要用油介质或聚乙稀醇水溶液淬火。这种热处理工艺不仅耗能大，而且在热处理过程中带来材料脆性大，金相组织形态不够理想的问题。

本发明的目的，是为充分利用我国丰富的稀土合金资源，采用先进的生产工艺，生产出耐磨性能高、脆性小、使用寿命长的低合金耐磨金属材料，即铬锰硅钼耐磨铸钢。其化学成分是：碳含量为0.45～0.75%、铬含量为0.8～1.3%，锰含量为1.4～1.9%、硅含量为0.8～1.2%，钼含量为0.2～0.35%;稀土元素总含量为0.05～0.10%，其中硫、磷有害元素含量不得超过0.035%，残余铝的含量为0.02～0.06%。

本发明的稀土铬锰硅钼耐磨铸钢，生产过程包括碱性电弧炉冶炼、铸造和热处理。碱性电弧炉冶炼出钢温度，在含碳量为0.45～0.55%时，为1580℃～1560℃;当含碳量在0.56～0.75%时，为1540℃～1560℃。碱性电弧炉冶炼的要点是所加入的稀土合金的块度应为10～20mm，在加入前，要在200℃～300℃的条件下烘热，加入的时机是在出钢时，并在钢水包中被吸收。在加入稀土合金前，钢液应在白渣下充分脱氧，将氧含量控制在最低范围内，以利于稀土元素的充分吸收。加入稀土后的钢水，应予以搅动，以确保吸收均匀，并需镇静4～7分钟后，方可进行浇注（浇注温度为1500℃～1520℃）。在热处理过程中，应严格按要求控制温度变化，其要点是，在开始时加热升温速度为每小时80℃，一直加热到600℃～650℃，（对于10吨热处理炉）保温3～4小时，然后继续以每小时100℃的升温速度加热。当含碳量在0.45～0.55%时，加热温度控制在860℃～880℃;当含碳量在0.56～0.75%时，加热温度控制在820℃～840℃。保温4～6小时后，出炉进行冷却。

热处理的冷却工艺的要点是采用吹风冷却法，当要获得含碳量为0.45～0.55%的具有良好韧性的稀土铬锰硅钼耐磨铸钢时，风冷速度为每分钟15℃～20℃，当冷至400℃时，停止吹风，使之自然冷却到室温。这种冷却工艺适用于截面厚度在180mm以下的产品。当要获得含碳量为0.56～0.75%的高硬度、高强度的稀土铬锰硅钼耐磨铸钢时，应将风冷速度控制在每分钟冷却20～30℃的程度，当冷至300℃时，停止吹风，然后自然冷至室温。该冷却工艺适用于截面厚度在150mm以下的产品。所选择的风流介质温度在5℃～35℃。

该冷却工艺的风冷阵列与冷却速度的控制以吹风机顺着料车长度方向两侧对吹布置，按一定距离摆开对吹加热件的布阵方式。料盘底部与料车上部之间要留有通风通道，其间距最低限度要大于250mm，以便输入风量，使风冷效果更好。如果有条件的话，还可以在料车盛料件上方中间区，顺着料车长度方向设置可左右摆动的向下吹的风机，以控制料车中部的冷却效果，或者利用一台风机制成通风管道向料车心部输入风量，以控制冷却效果。料车与外围吹风机距离在1.2～1.6m处。

该冷却工艺对风量的要求，是每吨产品件冷却所需风量为每小时不得低于9000m³。

热处理装炉要求，是当产品件截面厚为150～180mm时，要保证产品件之间的距离不小于90mm;当产品件截面厚在100～150mm范围时，产品件之间的距离应不小于70mm;当产品件截面厚小于80mm时，要保证产品件之间距离不小于60mm。

对于小吨位的热处理加热炉，可采用空冷工艺。当产品件截面厚度在150mm以下时，采用单件空冷的冷却方式。当产品件厚度在100mm以下时，采用每半吨件空冷的冷却方式。

采用稀土合金制造低合金耐磨金属材料，不仅工艺简单、耗能低，提高了耐磨性能，而且有利于充分开发和利用我国丰富的稀土资源。