专利名称：一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，属于低合金耐 磨铸钢领域。
背景技术：
耐磨铸钢是一类很重要的金属结构材料。与铸铁相比，铸钢具有较高的强度、塑 性、韧性和焊接性能，在现代工农业中应用较广。例如在轧钢、锻压、交通运输、发电、矿山、 石油、化工、兵器等设备中，许多耐磨零件的毛坯都是铸钢件。欧美发达国家为满足耐磨铸 钢件对材料的要求，研制开发了一系列耐磨铸钢。其中典型的耐磨铸钢有四类强力耐磨铸 钢、SL超级耐磨铸钢、5% Cr空气硬化耐磨铸钢和高锰奥氏体铸钢。以上钢种中，前三类耐 磨铸钢的合金化元素主要是Cr、Ni、和Mo。另外还有少量的微合金元素Al、Ti、V、B等。而 最后一类高锰奥氏体铸钢的合金元素主要是Mn。淬火后，它们的组织为淬火马氏体(强力 耐磨铸钢和SL超级耐磨铸钢)、空冷马氏体(5% Cr空冷硬化耐磨铸钢)和奥氏体(高锰 钢)。以上耐磨铸钢的特点是Cr、Ni、Mo的合金化，铸钢的淬透性高，能获得高的硬度和 耐磨性能。缺点是合金元素含量多，成本高。为了使马氏体回火后能获得良好的韧性，通常 需要加入大量的合金元素Ni。而高锰奥氏体钢水韧处理后组织为完全奥氏体，韧性高但初 始硬度低，零件在使用中容易产生大变形从而使零件失效。高硬度的耐磨铸钢为了得到良好的耐磨性能，硬度要求高。对于形状结构复杂、尺 寸大，淬火易开裂的零件，通常只能通过正火来提高硬度。5% Cr空气硬化耐磨铸钢由于空 冷能够获得马氏体组织，因此在这种情况下获得了广泛应用。但是，5% Cr空气硬化耐磨铸 钢冲击韧性低，在冲击韧性要求高的场合，5% Cr空气硬化耐磨铸钢的应用又受到了极大 限制。
发明内容
本发明的目的是提出一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，采用 Mn为主要合金元素，添加少量的Cr，B和稀土元素(La，Ce, Nb, Pr)等合金元素。通过空冷 获得下贝氏体/马氏体复相组织，铸钢的硬度> 50 (HRC)，无缺口冲击功Ak > 50J,具有良 好的强韧性配合。可用于制造各类低合金耐磨铸钢件，特别是形状结构复杂、尺寸大，淬火 易开裂的耐磨铸钢零件。本发明提出的空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，包括以下各步 骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，使铸钢中各成 分的重量百分比为C 0. 35-0. 48wt. % ；Si 0. 10-0. 90wt. % ；
Mn 1. 90-3. 50wt. % ；Cr 0. 30-0. 80wt. % ；P 0. 01-0. 03wt. % ；S 0. 01-0. 03wt. % ；B 0-0. 008wt. % ；稀土Ce 0. 01-0. 26wt. % ；其余为Fe;(2)将上述铸钢加热到850-900°C奥氏体化，保温2-5小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到830-860°C奥氏体化，保温1_2小时后空冷或者风冷至 200°C以下。(4)将上述铸钢在200-250°C保温2-5小时进行低温回火处理。本发明提出的空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，采用廉价的锰为 主要合金元素，克服低合金CrNiMo耐磨铸钢合金元素多，成本高的不足之处，适应国家的 资源节约型发展战略。同时，空冷获得的下贝氏体/马氏体复相组织具有优良的强韧化配 合。对于形状结构复杂、尺寸大，淬火易开裂的耐磨铸钢零件，本发明的耐磨铸钢具有广阔 的应用前景。
具体实施例方式本发明提出的空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，包括以下各步 骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，使铸钢中各成 分的重量百分比为C 0. 35-0. 48wt. % ；Si 0. 10-0. 90wt. % ；Mn 1. 90-3. 50wt. % ；Cr 0. 30-0. 80wt. % ；P 0. 01-0. 03wt. % ；S 0. 01-0. 03wt. % ；B 0-0. 008wt. % ；稀土Ce 0. 01-0. 26wt. % ；其余为Fe;(2)将上述铸钢加热到850-900°C奥氏体化，保温2-5小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到830-860°C奥氏体化，保温1_2小时后空冷或者风冷至 200°C以下。(4)将上述铸钢在200-250°C保温2-5小时进行低温回火处理。以下介绍本发明方法的实施例 上述实施例的制备方法如下实施例1(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔 试样。(2)将上述铸钢加热到880°C奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到860°C奥氏体化，保温1小时后空冷到120°C。(4)将上述铸钢加热至220°C，保温3小时进行回火处理。实施例2(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔 试样。(2)将上述铸钢加热到880°C奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到860°C奥氏体化，保温1小时后空冷到110°C。(4)将上述铸钢加热至230°C，保温3小时进行回火处理。实施例3(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔 试样。(2)将上述铸钢加热到880°C奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到850°C奥氏体化，保温1小时后空冷到110°C。(4)将上述铸钢加热至220°C，保温3小时进行回火处理。实施例4(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔 试样。(2)将上述铸钢加热到880°C奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到850°C奥氏体化，保温1小时后空冷到125°C。(4)将上述铸钢加热至220°C，保温3小时进行回火处理。
实施例5(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔 试样。(2)将上述铸钢加热到880°C奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到850°C奥氏体化，保温1小时后空冷到120°C。(4)将上述铸钢加热至220°C，保温3小时进行回火处理。实施例6(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔 试样。(2)将上述铸钢加热到860°C奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到840°C奥氏体化，保温1小时后空冷到120°C。(4)将上述铸钢加热至230°C，保温3小时进行回火处理。实施例7(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔 试样。(2)将上述铸钢加热到860°C奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到840°C奥氏体化，保温1小时后空冷到130°C。(4)将上述铸钢加热至220°C，保温3小时进行回火处理。实施例8(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，同时浇注基尔 试样。(2)将上述铸钢加热到860°C奥氏体化，保温3小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到840°C奥氏体化，保温1小时后空冷到150°C。(4)将上述铸钢加热至220°C，保温3小时进行回火处理。
权利要求
一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，其特征在于该方法包括以下各步骤(1)用常规炼钢工艺冶炼后，用砂型铸造或精密铸造工艺铸造成型，使铸钢中各成分的重量百分比为C0.35 0.48wt.％；Si0.10 0.90wt.％；Mn1.90 3.50wt.％；Cr0.30 0.80wt.％；P0.01 0.03wt.％；S0.01 0.03wt.％；B0 0.008wt.％；稀土Ce0.01 0.26wt.％；其余为Fe；(2)将上述铸钢加热到850 900℃奥氏体化，保温2 5小时后炉冷到室温进行退火处理。(3)将上述铸钢加热到830 860℃奥氏体化，保温1 2小时后空冷或者风冷至200℃以下。(4)将上述铸钢在200 250℃保温2 5小时进行低温回火处理。
全文摘要
本发明涉及一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法，属于低合金耐磨铸钢领域。采用Mn为主要合金元素，添加少量的Cr，B和稀土元素(La，Ce，Nb，Pr)等合金元素，其余为Fe。采用常规炼钢工艺冶炼，铸造成型后，经奥氏体化后空冷或者风冷后，再加热、保温，进行低温回火处理。本发明生产的耐磨铸钢，空冷后组织为下贝氏体/马氏体和少量粒状贝氏体。铸钢的硬度＞50(HRC)，无缺口冲击功AK＞50J。该耐磨铸钢合金元素含量少，强韧性配合和耐磨性能优良，工艺简单，成本低廉，可用于制造各类低合金耐磨铸钢件，特别是对于形状结构复杂、尺寸大，淬火易开裂的耐磨铸钢零件具有独特的优势。
文档编号C22C38/38GK101906588SQ20101022848
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者白秉哲, 罗开双, 郑燕康 申请人:清华大学