专利名称：一种低碳低合金钢的制作方法
技术领域：
本发明提供了一种经淬火、不回火处理的低碳合金钢，可代替我国传统耐磨材料高锰钢(Mn13)，也可以代替日本淬火回火处理的低、中碳低合金钢和高铬铸钢，性能明显优于这些钢种(见表1)，用做颚式破碎机颚板、球磨机衬板与反击式破碎机板锤。
高碳高锰的铸造奥氏体钢-高锰钢(Mn 13)，是国内主要应用的岩石破碎耐磨钢种。高锰钢具有很高的冲击韧性和显著的表面形变强化能力，适用于表面能产生强烈压缩变形而形成表面强化层的工作条件。但是高锰钢的表面形变硬化层仅有0.5mm厚，表面0.1mm处硬度为Rc52(HB507)，表面0.5mm处硬度为Rc39(HB380)，心部的硬度仅有Rc20左右(HB179-230)。因此，在强烈磨粒磨损情况下，高锰钢的耐磨性能相当差。我国矿山工业与建材工业(水泥、玻璃，耐火材料等)每年耗损高锰钢达数百万吨之多。1985年，我国水泥工业消耗耐磨材料29万吨，按当时的价格计算为五亿元人民币。我国水泥工业设备磨损停机时间占总停机时间50～55%，设备磨损停机年减少水泥140万吨，产值达1.1亿元人民币如果耐磨材料的寿命能够提高1倍，我国水泥工业年增加产值3亿5千万元(按1985年价格计算)。因此，研制与推广新型高效耐磨材料，对于国民经济有巨大的作用。
新型耐磨材料的研究，是国内外材料科学界广为重视的研究课题。取代高锰钢的新型耐磨材料，主要有三种类型。第一种类型是加入铬(Cr)、钼(Mo)、钒(V)、钨(W)、或钛(Ti)等合金元素的合金高锰钢，这种材料的耐磨性比高锰钢有一定的提高。第二种类型是高铬铸钢或高铬铸铁，其含碳量高达1-5.5%，含铬量达13-35%。这种材料的耐磨性很高，但是冲击韧性很低，生产成本也比较高。第三种类型是低合金钢系列，以铬、钼为主要合金元素。这类材料有较好的耐磨性与较好的冲击韧性。
本发明综合分析了国外的各类新型耐磨材料，研制了以最便宜的合金元素锰(2-5.5%Mn)为主要合金元素的低中碳系列低合金钢耐磨钢种。锰是显著提高钢淬透性的合金元素，但是材料科学界传统认为结构钢中锰的含量不应超过2.0%。传统认为锰增加钢的回火脆性、冷脆性与过热敏感性而降低冲击韧性。其次认为锰增加淬火组织中的残余奥氏体使钢的耐磨性下降，这些是世界各国的钢号手册中没有含锰量高于2%进行淬火处理的结构钢或耐磨钢的重要原因。研究表明，在几种合金元素同时存在的情况下，较高含锰量的结构钢具有很高的淬透性与优良的综合机械性能，淬火低温回火处理并未显示出回火脆性，也不存在过热敏感性与低温脆性。中低碳锰钢中的残余奥氏体主要以薄膜状存在于马氏体之间，这种形态残余奥氏体使冲击韧性、断裂韧性、疲劳抗力与耐磨性得到改善。
国际上有日本经淬火、回火处理的低中碳低合金钢和高铬铸钢用作颚板和衬板，前者淬透性和耐磨性较差，后者冲击韧性较差而且成本高。
本发明的目的在于提供一种成本低廉，且有较高综合性能用于颚式破碎机颚板、球磨机衬板及反击式破碎机板锤等，经淬火不回火处理的低碳低合金钢。
颚式破碎机颚板、球磨机衬板与反击式破碎机板锤，主要是磨料磨损失效与断裂失效，提高材料的磨损抗力与保持较好的冲击韧性是增加颚板、衬板与板锤寿命的必要措施。
我们的研究表明(本发明构成)含有2.00～3.5%Mn，1.10～1.45%Si，0.25～0.35%C，≤0.035%P，≤0.035%S，0.80～1.20%Cr或0.20～0.40%Mo的低碳低合金钢经退火(900℃)，淬火(880～900℃，油淬)机械性能可达到σb≥1600N/mm2，ak＞50J/cm2，心表的硬度HRc 45～55。其Mn的优先选择范围为2.50～3.00%。
本发明的优点在于具有相当高的耐磨性与良好的冲击韧性，是取代高锰钢的理想耐磨材料。价格低廉是低中碳锰合金钢的另一个重要优点。我们的研究表明，淬火处理的低中碳钢中，锰所形成的残余奥氏体主要以100A厚的马氏体间薄膜状残余奥氏体形式存在。研究表明，这种材料在淬火过程中存在自发回火现象，可以省去人为回火处理工序。本发明的另一突出优点是具有很高的淬透性(与国外低合金钢相比较)，材料的淬透性可达100mm以上。
实施例见表2。
权利要求
1.一种低碳低合金钢，其特征在于含有2.00～3.50%Mn，1.10～1.45%Si，0.25～0.35%C，≤0.035%P，≤0.035%S。
2.按照权利要求1所述的低碳低合金钢，其特征在于含0.8～1.2%Cr。
3.按照权利要求1所述的低碳低合金钢，其特征在于含0.20～0.40%Mo。
4.按照权利要求1所述的低碳低合金钢，其特征在于优先选择2.50～3.00%Mn。
全文摘要
本发明提供了一种经淬火不回火处理的低碳低合金钢，可代替我国传统耐磨材料高锰钢，也可代替日本淬火回火处理的中碳合金钢和高铬铸钢，性能明显优于这些钢种，ak＞50J/cm
文档编号C22C38/12GK1050567SQ8910728
公开日1991年4月10日 申请日期1989年9月28日 优先权日1989年9月28日
发明者齐靖远 申请人:齐靖远