一种碎煤机锤头用耐磨钢的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种碎煤机锤头用耐磨钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)首先用废钢、锰铁、铬铁和硅铁配料，用石墨或生铁增碳，钢水熔化、炉前调整成分合格后，将温度升至1600-1620℃，加入硅钡合金，然后加入铝脱氧，出炉前加入铌铁和钼铁，而后出炉；2)将铈基稀土、硼铁破碎至粒度小于12mm的小块，经120-150℃烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理，然后将钢水浇注成铸件；3)铸件加热至1000-1020℃，保温1-2小时后，在温度为55-65℃的水中进行淬火处理，然后再加热到170-180℃，保温3-5小时进行回火。
【专利说明】一种碎煤机锤头用耐磨钢的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种碎煤机锤头用耐磨钢的制备方法。【背景技术】
[0002]材料的破坏有3种形式:即断裂、腐蚀和磨损。材料磨损尽管不像另外两种形式，很少引起金属工件灾难性的危害，但其造成的经济损失却是相当惊人的。中国工程院组织的调查显示，2006年我国消耗在磨损、摩擦和润滑方面的资金估计为9500亿元，约占国内生产总值GDP的4.5%。因此，研究新型耐磨材料，减轻材料磨损，将具有极其重要的意义。
[0003]在耐磨材料应用领域，主要有奥氏体高锰钢和高铬白口铸铁，前者只有在高冲击下才发生加工硬化，显示出优异耐磨性，后者含有25%以上的高硬度碳化物，具有硬度高和耐磨性好等特点，但脆性大，只适合于低应力磨损条件下使用。中锰钢经水韧处理后，也可转变成奥氏体，具有较好的强韧性，且因锰含量的下降，具有更好的加工硬化效果，是替代高锰钢的理想材质。中国发明专利CN101182617公开了一种采用中锰钢制作石料分级用的筛板及其制造方法，首先制作中锰钢筛板型砂成型模或消失模，将86.6~92.5%铁、5~
10.9%锰、0.8~1.3%碳和0.4~1.2%硅熔化为温度为1350~1600°C的中锰钢钢水，然后注入到中锰钢筛板型砂成型模或消失模中，待自然冷却后，由型腔中取出铸件并打磨掉毛刺，再以每小时升温50 V~60 V的幅度连续升温到650°C~700 V后，保温I~2小时，然后再以每小时升温50°C~60°C的幅度升温至950~1200°C，保温I~2小时，出炉后的铸件立即用强吹风加喷水雾快速冷却，冷却后的铸件用滚压设备压平，即得石料分级用筛板。采用本发明制造的中锰钢，奥氏体基体中易析出碳化物，脆性较大。
[0004]中国发明专利CN1424159还公开了一种共晶体增强奥氏体中锰钢电磁场制备方法，取材料成分为:1.2% -1.55% C,6.8% -7.5% Mn, 1.0% -1.8% Si, < 0.038% P,< 0.025% S，< 0.025% 0，其余为Fe，在氩气保护下，将材料在感应线圈中加热熔化，当合金液过热100°C后，控制合金的温度与磁感应强度，使合金液在1500~1400°C之间于磁场中作用5~10分钟，断电随炉冷却。该发明利用电磁场的加热搅拌作用，影响合金元素在凝固过程中的偏析及相的生成，从而改变奥氏体中锰钢中团球共晶体数量、形态与分布，提高共晶体颗粒增强奥氏体中锰钢的综合性能。该发明材料中含有较多的硅，导致组织粗大，且易形成夹杂物，降低材料性能。另外，采用电磁场制备，存在效率低、能耗高等不足。此外，铸造中锰钢还存在铸造性能差和铸件落砂清理过程中易断裂等不足，因此国内外的推广应用缓慢。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种碎煤机锤头用耐磨钢的制备方法，该耐磨钢通过对合金元素的选择及含量的调整，改善其耐磨性等性能。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种碎煤机锤头用耐磨钢的制备方法，该耐磨钢的化学成分以重量百分数计由下列组分组成:C:1.3-1.5，Mn:3.2-3.4，S1:0.2-0.4，Cr:4.2-4.4，B:0.06-0.08，Mo:
0.4-0.6，Ce:0.1-0.2，Nb:0.2-0.4，Ba:0.05-0.07，S < 0.02,P < 0.02，余量 Fe 和不可避
免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0008]I)首先用废钢、锰铁、铬铁和硅铁配料，用石墨或生铁增碳，钢水熔化、炉前调整成分合格后，将温度升至1600-162(TC，加入硅钡合金，然后加入铝脱氧，出炉前加入铌铁和钥铁，而后出炉；
[0009]2)将铈基稀土、硼铁破碎至粒度小于12mm的小块，经120_150°C烘干后，置于浇包底部,用包内冲入法对钢水进行变质处理,然后将钢水浇注成铸件；
[0010]3)铸件加热至1000-1020°c，保温1_2小时后，在温度为55_65°C的水中进行淬火处理，然后再加热到170-180°C，保温3-5小时进行回火。
[0011]本发明中的合金元素的主要作用为:
[0012]碳和锰:采用高碳含量，降低锰含量，使钢抵抗磨料压入犁沟和切削的能力增强，从而可改善钢的耐磨性，高含碳量可提高其耐磨性。
[0013]铬:铬加入耐磨铸钢中，固溶于基体后能够提高基体强度，有利于改善铸钢耐磨性，但加铬锰钢铸件因钢中含铬奥氏体稳定性降低，碳化物更容易析出，铸态组织中碳化物数量增多，从而使铸件脆性增加，因而综合考虑控制铬含量在上述范围。
[0014]铌:铌能显著细化奥氏体晶粒，提高钢的强度和韧性。但加入量过多，反而损害钢的强度和韧性，并且增加成本。·
[0015]硼:硼对Fe-C平衡图的作用是降低A4、提高A3、缩小Y区。硼在铁素体中形成置换式固溶体，在奥氏体中既可形成置换式，又可形成间隙式固溶体。硼溶于奥氏体中后使稳定性提高。硼可以提高锰钢的耐磨性，这和硼的细化组织和强化晶界有关，但是硼含量较高时，由于硼的偏析，局部区域易析出硼化物，反而损害钢的强度和韧性。
[0016]钡:钡与氧有很大的亲合力，钡的脱氧能力很强，钡对钢水有很好的除气效果。钡还对铸钢中夹杂物的变质具有显著的作用，适量钡还显著降低硫在晶界的偏聚，钡对降低耐磨铸钢脆性和提高耐磨铸钢铸造时抗热裂性是十分有益的。但加入过多的钡将使耐磨铸钢中夹杂物增多，对耐磨铸钢韧性的提高不利。
[0017]铈:铈的晶界富集不仅能够阻止结晶时晶粒的长大，使晶粒细化，而且能够阻止热处理温度下奥氏体晶粒的粗化。同时铈能净化钢液，改善夹杂物形态与分布，强化晶界，增加晶粒间的结合力，从而使钢的性能得以改善，强度和韧性提高。
[0018]钥:提高淬透性，并提高强韧性。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]I)本发明耐磨钢的金相组织以奥氏体为基体，在奥氏体基体中分布有颗粒状碳化物，本发明材料强度高、韧性好，其中屈服强度大于480Mpa，冲击韧性大于62J/cm2。
[0021]2)本发明耐磨钢具有良好的加工硬化性能，当使用在碎煤机锤头上时，寿命可延长2-3倍。
【具体实施方式】
[0022]实施例一
[0023]一种碎煤机锤头用耐磨钢的制备方法，该耐磨钢的化学成分以重量百分数计由下列组分组成:C:1.3，Mn:3.4，S1:0.2，Cr:4.4，B:0.06，Mo:0.6，Ce:0.1, Nb:0.4，Ba:0.05，S < 0.02, P < 0.02，余量Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0024]I)首先用废钢、锰铁、铬铁和硅铁配料，用石墨或生铁增碳，钢水熔化、炉前调整成分合格后，将温度升至160(TC，加入硅钡合金，然后加入铝脱氧，出炉前加入铌铁和钥铁，而后出炉；
[0025]2)将铈基稀土、硼铁破碎至粒度小于12mm的小块，经150°C烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理，然后将钢水浇注成铸件；
[0026]3)铸件加热至1000°C，保温2小时后，在温度为55°C的水中进行淬火处理，然后再加热到180°C，保温3小时进行回火。
[0027]实施例二
[0028]一种碎煤机锤头用耐磨钢的制备方法，该耐磨钢的化学成分以重量百分数计由下列组分组成:C:1.5，Mn:3.2，S1:0.4，Cr:4.2，B:0.08，Mo:0.4，Ce:0.2，Nb:0.2，Ba:0.07，S < 0.02, P < 0.02，余量Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0029]I)首先用废钢、锰铁、铬铁和硅铁配料，用石墨或生铁增碳，钢水熔化、炉前调整成分合格后，将温度升至1620°C，加入硅钡合金，然后加入铝脱氧，出炉前加入铌铁和钥铁，而后出炉；
[0030]2)将铈基稀土、硼铁破碎至粒度小于12mm的小块，经150°C烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理，然后将钢水浇注成铸件；
[0031]3)铸件加热至1000°C，保温2小时后，在温度为55°C的水中进行淬火处理，然后再加热到180°C，保温3小时进行回火。
[0032]实施例三
[0033]一种碎煤机锤头用耐磨钢的制备方法，该耐磨钢的化学成分以重量百分数计由下列组分组成:C:1.4，Mn:3.3，S1:0.3，Cr:4.3，B:0.07，Mo:0.5，Ce:0.15，Nb:0.3，Ba:0.06，S < 0.02, P < 0.02，余量Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤:
[0034]I)首先用废钢、锰铁、铬铁和硅铁配料，用石墨或生铁增碳，钢水熔化、炉前调整成分合格后，将温度升至1610°C，加入硅钡合金，然后加入铝脱氧，出炉前加入铌铁和钥铁，而后出炉；
[0035]2)将铈基稀土、硼铁破碎至粒度小于12mm的小块，经135°C烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理，然后将钢水浇注成铸件；
[0036]3)铸件加热至1010°C，保温1.5小时后，在温度为60°C的水中进行淬火处理，然后再加热到175°C，保温4小时进行回火。
【权利要求】
1.一种碎煤机锤头用耐磨钢的制备方法，其特征在于，该耐磨钢的化学成分以重量百分数计由下列组分组成:c:1.3-1.5，Mn:3.2-3.4，S1:0.2-0.4，Cr:4.2-4.4，B:`0.06-0.08，Mo:0.4-0.6，Ce:0.1-0.2，Nb:0.2-0.4，Ba:0.05-0.07，S < 0.02，P < 0.02，余量Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括如下步骤: 1)首先用废钢、锰铁、铬铁和硅铁配料，用石墨或生铁增碳，钢水熔化、炉前调整成分合格后，将温度升至1600-162(TC，加入硅钡合金，然后加入铝脱氧，出炉前加入铌铁和钥铁，而后出炉； 2)将铈基稀土、硼铁破碎至粒度小于12mm的小块，经120_150°C烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理，然后将钢水浇注成铸件； 3)铸件加热至1000-1020°C，保温1-2小时后，在温度为55_65°C的水中进行淬火处理，然后再加热到170-180°C，`保温3-5小时进行回火。
【文档编号】B02C13/26GK103789654SQ201210435202
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月3日 优先权日:2012年11月3日
【发明者】诸金平 申请人:锡山区鹅湖慧盾机械厂