一种耐磨贝氏体铸钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉一种耐磨贝氏体铸钢及其制备方法，属于低合金耐磨铸钢领域。
【背景技术】
[0002] 煤矿机械设备井下工作环境恶劣，大多数是在高速、重载、振动、冲击、摩擦的工况 下工作，磨损、断裂是煤机设备失效的主要形式，而且井下空气潮湿，并含有S0 2、H2S、NO等 有害气体，多数机械直接暴露在空气中，空气腐蚀又加剧了零部件的磨损、断裂失效。这种 严酷的工作条件对材料性能提出了很高的要求，用传统耐磨铸钢材料制造的耐磨零部件， 在井下某些工况使用受到限制，如：高锰奥氏体铸钢，在高压力和冲击负荷下产生强烈的加 工硬化，但在外加压力或冲击力很小时，其加工硬化特征不明显，耐磨性得不到充分发挥； 马氏体耐磨铸钢以及下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的硬度强度高，但韧性相对较差。
[0003] 煤矿机械设备耐磨铸钢件，不仅要求具有较高的强度、韧性，同时还要求具备优异 的耐磨性能和抗蚀性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种耐磨贝氏体铸钢及其制备方法，该耐磨铸钢强韧性配合 和耐磨性能优良，以Si、Mn、Cr为主要合金元素，添加少量的Ni、Cu、M0,微量B、Re、Ti等合 金元素，可用于铸造各种低合金耐磨铸钢件，特别是用于如煤矿井下承受较高冲击、微腐蚀 环境下的耐磨铸钢件。
[0005] 本发明提出的无碳化物贝氏体/马氏体/奥氏体复相耐磨铸钢的制备方法，包括 以下步骤：⑴冶炼化学成分为：〇· 1~〇· 5% C，0. 8~2. 0% Μη，(λ 8~2. 0% Si，L 0~ 3. 0% Cr，0. 4 ~I. 0% Ni，0. 1 ~0· 5% Μο,0· 4 ~I. 0% Cu，0. 002 ~0· 005% B，微量 Re、 Ti、V，其余为Fe，铸造成型。（2)将上述铸钢950°C~1050°C-次正火后850°C~880°C二 次正火细化晶粒。（3)将上述铸钢加热至840°C~860°C奥氏体化保温后在330~380°C等 温处理，等温保温时间3~4. 5小时，出炉空冷。
[0006] 添加 Si、Mn、Ni、Cr等元素是获得无碳化物贝氏体的重要原因，Si能显著提高奥 氏体的稳定性和阻止碳化物析出；本发明中加入铜，可以提高钢的耐蚀性与强度，改善焊接 性、成型性与机加工性，铜与Ni、Gr元素复合使用时提高大气腐蚀性能的效果更好。
[0007] 本发明的耐磨铸钢材料经二次正火细化晶粒热处理+等温淬火后的金相组织 为：无碳化物贝氏体（BF)+马氏体（M) +残余奥氏体（A)，其体积百分比分别大致为：80%、 10 %、10 %，其中马氏体为超高碳马氏体，残余奥氏体为富碳奥氏体。残余奥氏体提高了材 料的韧性；摩擦诱发奥氏体转变为马氏体及超高碳马氏体对基体磨损的保护作用是在相同 硬度条件下该耐磨铸钢比传统回火马氏体钢具有较好耐磨性的主要原因；一次高温正火+ 二次常规奥氏体化正火能消除铸态粗大组织遗传，细化晶粒，获得良好的强韧性配合。材料 的抗拉强度> 1200Mpa，硬度> 40(HRC)，V形缺口冲击功KV2 > 30J。
[0008] 本发明的有益效果是，按照本发明提供的无碳化物贝氏体/马氏体/奥氏体复相 耐磨铸钢的制备方法所制造的耐磨铸钢件，其具有较高的强韧性配合，耐磨性好，尤其是用 于矿井等弱腐蚀环境工况下，其使用寿命达到了进口耐磨钢板（乳制）HARD0X450的1. 5倍 以上，可用于制造各种形状复杂的耐磨铸钢件。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明所生产的耐磨铸钢材料经等温淬火后在光学显微镜（OM)下观察到 的无碳化物贝氏体/马氏体/奥氏体金相组织图；
[0010] 图2为本发明所生产的耐磨铸钢材料经等温淬火后在扫描电子显微镜（SEM)下观 察到的无碳化物贝氏体/马氏体/奥氏体微观组织图。
【具体实施方式】
[0011] 本发明提出的无碳化物贝氏体/马氏体/奥氏体复相耐磨铸钢的制备方法，包括 以下步骤：⑴冶炼化学成分为：〇· 1~〇· 5% C，0. 8~2. 0% Μη，(λ 8~2. 0% Si，L 0~ 3. 0% Cr，0. 4 ~I. 0% Ni，0. 1 ~0· 5% Μο,0· 4 ~I. 0% Cu，0. 002 ~0· 005% B，微量 Re、 Ti，其余为Fe，铸造成型。（2)将上述铸钢950°C~1050°C-次正火后850°C~880°C二次 正火细化晶粒。（3)将上述铸钢加热至840°C~860°C奥氏体化保温后在330~380°C等温 处理，等温保温时间3~4. 5小时，出炉空冷。
[0012] 以下介绍本发明的实施例：
[0014] 上述实施例的制备方法如下：
[0015] 实施例1
[0016] (1)用常规冶炼方法冶炼后，用砂型铸造方法浇注成形，并浇注基尔试棒；
[0017] (2)将上述铸钢加热至950°C奥氏体化保温一定时间后空冷（一次正火）；
[0018] (3)上述铸钢一次正火后在860°C进行二次正火细化晶粒；
[0019] (4)将上述铸钢加热至850°C奥氏体化保温1小时，在330°C等温处理，等温保温时 间3. 5小时，出炉空冷。
[0020] 实施例2
[0021] (1)用常规冶炼方法冶炼后，用砂型铸造方法浇注成形，并浇注基尔试棒；
[0022] (2)将上述铸钢加热至980°C奥氏体化保温一定时间后空冷（一次正火）；
[0023] (3)上述铸钢一次正火后在870°C进行二次正火细化晶粒；
[0024] (4)将上述铸钢加热至860°C奥氏体化保温1小时，在350°C等温处理，等温保温时 间4. 5小时，出炉空冷。
[0025] 实施例3
[0026] (1)用常规冶炼方法冶炼后，用砂型铸造方法浇注成形，并浇注基尔试棒；
[0027] (2)将上述铸钢加热至1000°C奥氏体化保温一定时间后空冷（一次正火）；
[0028] (3)上述铸钢一次正火后在880°C进行二次正火细化晶粒；
[0029] (4)将上述铸钢加热至860°C奥氏体化保温40分钟，在340°C等温处理，等温保温 时间4小时，出炉空冷。
【主权项】
1. 一种耐磨贝氏体铸钢及其制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤： ⑴冶炼化学成分为：〇? 1 ~〇? 5% C，0. 8 ~2. 0% Mn，0. 8 ~2. 0% Si，1.0 ~3. 0% Cr，0. 4 ~I. 0% Ni，0. 1 ~0? 5% Mo,0. 4 ~I. 0% Cu，0. 002 ~0? 005% B，微量 Re、Ti、V， 其余为Fe，铸造成型； (2) 将上述铸钢950°C~1050°C-次正火后850°C~880°C二次正火细化晶粒； (3) 将上述铸钢加热至840°C~860°C奥氏体化保温后在330~380°C等温处理，等温 保温时间3~4. 5小时，出炉空冷。
【专利摘要】本发明涉及一种耐磨贝氏体铸钢及其制备方法，属于低合金耐磨铸钢领域。以Si、Mn、Cr为主要合金元素，添加少量的Ni、Cu、Mo，微量的B、Re、Ti等合金元素，其余为Fe。采用常规炼钢工艺冶炼，铸造成型后，经二次正火细化铸态晶粒热处理后，再加热至奥氏体化后进行等温淬火。本发明生产的耐磨铸钢，等温淬火后组织为无碳化物贝氏体+马氏体/残余奥氏体。本耐磨铸钢的抗拉强度＞1200Mpa，硬度＞40(HRC)，V形缺口冲击功KV2＞30J。该耐磨铸钢强韧性配合和耐磨性能优良，具有一定耐蚀性，用于制造矿井等弱腐蚀环境下的铸钢耐磨件，产品使用寿命大幅提高。
【IPC分类】C22C38/54, C21D6/00, C22C38/58
【公开号】CN105018859
【申请号】CN201510469309
【发明人】李凤敏, 李海, 任向前, 明科宇, 明月忠, 康韶光
【申请人】中煤张家口煤矿机械有限责任公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月30日