一种低合金耐磨铸钢材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种低合金耐磨铸钢材料及其制备方法，本材料具有如下的合金元素及质量百分比：C：0.2-0.4%，Si：0.4-1.0%，Mn：0.8-1.3%，Ni：0.3-0.7%，Mo：0.3%-0.5%，Nb：0.03%-0.06%，其余为Fe。本方法具有如下的过程和步骤：a.将原料利用电弧熔炼制备合金的方法制备合金，经高温扩散退火；合金组织为铁素体和珠光体及少量粒状贝氏体；b.将经高温扩散退火后的试样正火，正火后布氏硬度达到220～290HBS；正火后的试样在590℃回火，回火后得到布氏硬度≥200HBS，抗拉强度≥550MPa，伸长率≥15%，摩擦率为≤2.7×10-5mg/Nm的低合金耐磨铸钢材料。本发明材料适用于矿山机械耐磨零部件，具有较优的综合力学性能，使用范围较广，成本低廉等经济优势。
【专利说明】一种低合金耐磨铸钢材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种低合金耐磨铸钢材料及其制备方法，属金属材料工艺【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 目前矿山机械用耐磨材料通常停留在传统高合金材料，如高锰钢等。但是在一些 中低冲击领域，高锰钢的特殊性能得不到充分的发挥，导致较大的经济浪费。因此为了能够 设计出既具有较高的力学性能，又具有较好的适应性的合金材料，本文在理论分析的基础 上，结合数值计算，并借助真空电弧熔炼纽扣锭方法，探究矿山机械用地合金铸钢的合金元 素含量对铸钢力学性能的影响，获得了一组具有较高力学性能及较好经济效益的地合金耐 磨铸钢。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种低合金耐磨铸钢材料及其制 备方法，获得了具有较高经济价值与较优的综合力学性能的合金，为矿山机械用零部件提 供了一种新型经济的合金。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种低合金耐磨铸钢材料，具有如下的合金元素及质量百分比： C ：0. 2-0. 4%, Si ：0. 4-1. 0%, Μη ：0. 8-1. 3%, Ni ：0. 3-0. 7%, Mo ：0. 3%-〇. 5%, Nb ： 0· 03%-0. 06%，其余为 Fe。
[0005] -种低合金耐磨铸钢材料的制备方法，具有如下的过程和步骤： a、 将原料利用电弧熔炼制备合金的方法制备合金，经高温扩散退火；合金组织为铁素 体和珠光体及少量粒状贝氏体； b、 将经高温扩散退火后的试样正火，正火后布氏硬度达到22(T290HBS ;正火后的试样 在590°C回火，回火后得到布氏硬度> 200HBS，抗拉强度> 550MPa，伸长率> 15%，摩擦率为 < 2. 7*l(T5mg/Nm的低合金耐磨铸钢材料。
[0006] 与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点： 本发明从热力学理论和计算出发，预测该系合金的热力学特点及试样的热处理工艺。 结合前期铸钢试样的摸索性实验，制定热处理工艺，增加严谨性。本发明所需要的生产及热 处理方式简单，有利于节约能源，具有较大经济效益，为矿山机械耐磨零部件的材料种类提 供了一种较经济同时性能优良的合金。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为实施例1、2、3的正火态及回火态的硬度值。
[0008] 图2为实施例1、2、3的回火态的拉伸性能。
[0009] 图3为实施例1、2、3的摩擦性能。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合附图，对本发明的具体实施例作进一步的说明。
[0011] 实施例1 一种低合金耐磨铸钢材料，具有如下的合金元素及质量百分比：c:0. 226%，Si : 0· 443%，Μη :0· 876%，Ni :0· 371%，Mo :0· 339%，Nb :0· 039% ;余量为 Fe。
[0012] 一种低合金耐磨铸钢材料的制备方法，具有如下的过程和步骤： a、 将原料利用电弧熔炼制备合金的方法制备合金，经高温扩散退火；合金组织为铁素 体和珠光体及少量粒状贝氏体； b、 将经高温扩散退火后的试样正火，正火后布氏硬度226HBS ;正火后的试样在590°C 回火，回火后得到的低合金耐磨铸钢材料，其布氏硬度达到207HBS，抗拉强度达到570MPa， 伸长率达到22. 3,摩擦率为2. 69*l(T5mg/Nm。
[0013] 实施例2 本实施例与实施例1的制备方法相同，不同之处在于具有如下的合金元素及质量百分 比：C :0· 338%，Si :0· 817%，Μη :1· 117%，Ni :0· 49%，Mo :0· 38%，Nb :0· 048% ;余量为 Fe。
[0014] 正火后布氏硬度263HBS ;正火后的试样在590°C回火，回火后得到的低合金耐磨 铸钢材料，其布氏硬度达到249HBS，抗拉强度达到665MPa，伸长率达到19. 56,摩擦率为 2. 51*lCT5mg/Nm。
[0015] 实施例3 本实施例与实施例1的制备方法相同，不同之处在于具有如下的合金元素及质量百分 比：C :0· 373%，Si :0· 884%，Μη :1· 229%，Ni :0· 612%，Mo :0· 467%，Nb :0· 041% ;余量为 Fe。
[0016] 正火后布氏硬度287HBS ;正火后的试样在590°C回火，回火后得到的低合金耐磨 铸钢材料，其布氏硬度达到258HBS，抗拉强度达到701MPa，伸长率达到16. 55,摩擦率为 2. 47*lCT5mg/Nm。
[0017] 对比实施例与前期的实验探索发现，实施例2硬度、强度及伸长率较高，同时摩擦 率较小，实施例2具有较高的综合力学性能。因此本铸钢材料在具有如下成分具有最佳的 成分配比；C :0· 35%，Si :0· 8%，Mn :L 2%，Ni :0· 5%，Mo :0· 35%，Nb :0· 05% ;余量为 Fe。
【权利要求】
1. 一种低合金耐磨铸钢材料，其特征在于，具有如下的合金元素及质量百分比： C ：0. 2-0. 4%, Si ：0. 4-1. 0%, Μη ：0. 8-1. 3%, Ni ：0. 3-0. 7%, Mo ：0. 3%-〇. 5%, Nb ： 0· 03%-0. 06%，其余为 Fe。
2. 根据权利要求1所述的一种低合金耐磨铸钢材料，其特征在于，具有如下的合金元 素及质量百分比： C :0· 35%，Si :0· 8%，Μη :1· 2%，Ni :0· 5%，Mo :0· 35%，Nb :0· 05% ;余量为 Fe。
3. -种低合金耐磨铸钢材料的制备方法，其特征在于，具有如下的过程和步骤： a、 将原料利用电弧熔炼制备合金的方法制备合金，经高温扩散退火；合金组织为铁素 体和珠光体及少量粒状贝氏体； b、 将经高温扩散退火后的试样正火，正火后布氏硬度达到22(T290HBS ;正火后的试样 在590°C回火，回火后得到布氏硬度> 200HBS，抗拉强度> 550MPa，伸长率> 15%，摩擦率为 < 2. 7*l(T5mg/Nm的低合金耐磨铸钢材料。
【文档编号】C21D1/30GK104046893SQ201410271029
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】杨弋涛, 刘腾轼, 安立聪 申请人:上海大学