专利名称：马氏体耐磨铸钢的热处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属材料制备领域，特别涉及一种适用于受中等冲击的中碳多元低合金马氏体耐磨铸钢的热处理工艺。
背景技术：
目前国外中碳低合金马氏体耐磨铸钢多为Cr、Mo或Cr、Mo、Ni系合金钢，热处理工艺采用淬火加低温回火的工艺，以获得高强度、高硬度和一定韧性的合金性能。典型的钢种有著名的美国ESCO公司ESC0-12系列耐磨钢种，此钢种即以Cr、Mo、Ni为主体合金元素，美国HENSLY公司的30CrMoSi及30CrMoSi2也属于同一范畴。我国中碳低合金耐磨铸钢的研究和应用始于20世纪80年代以后，取得了一系列成果，较典型的钢种是30CrMnSiMoNi和 Cr5Mo钢，现在也有部分生产厂家从国外引进了及自主开发了 30CrMoSi及30CrMoSi2的生产技术，其间有一段时间还着力开发了符合我国合金资源情况的Si、Mn系合金钢30Si2Mn。 现在人们逐渐认识到了多元合金化是提高耐磨铸钢淬透性、强韧性和硬度的有效方法，因而国内外耐磨铸钢多采用Cr、Mo、Ni、Si、Mn多元合金化，近年来的研究表明，在抵抗中小能量撞击磨料磨损的状况下，高锰钢并不耐磨。如球磨机衬板就是采用高锰钢制作，由于高锰钢的组织结构为奥氏体，硬度较低，耐磨性较差，尤其在没有经受剧烈冲击的情况下， 短时间内得不到加工硬化，因此导致研磨初期磨损速度较快，平均使用寿命仅为四个月左右。此外，中锰钢及其他奥氏体铸钢都存在抗冲击差不耐磨的问题以及热处理工艺复杂，成本偏高的问题。为了解决上述问题，专利号为SU1650759的文献中公开了一种铸铁材料，是由C、Si、Mn、Cr、V、Ti、B、Ca、Al、Ce、Ba等合金元素组成，抗拉强度为710_750Mpa。这种铸钢虽然硬度较高，耐磨性较好，但强度较低，只能在较小的冲击载荷下工作。此外，由于该钢的化学成分比较复杂，贵重金属如Cr的含量较高，不仅导致钢的价格昂贵，而且在熔炼中Ca、Ce、Ba等合金元素很难控制。中国专利公开了一种微合金马氏体耐磨铸钢及制造方法CN1600889A，所述的微合金马氏体耐磨铸钢的制造方法包括微合金化处理和淬火与回火的热处理工艺，所述的微合金化处理包括第一步在温度为1600 1610°C的熔炼炉内加入 TiFe,以及第二步在定量浇包内先放置RESii^e和Bi^e合金，再紧接着倾出钢水，或在倾出钢水同时向浇包内投入RESii^e和^^合金；所述的淬火与回火的热处理工艺为铸件经900 920°C保温1 2小时后水中淬火，再经200 230°C保温2 3小时回火。中国专利公开的一种薄膜奥氏体增韧的马氏体耐磨铸钢及其制造方法CN1718829A，其特征在于铸钢浇铸件经过了高温正火、淬火与低温回火处理。中国专利公开了一种耐磨铸钢及其制备方法 CN1560311A, (1)冶炼工艺钢水冶炼过程中，在钢包钢液溶化1/5-2/5时，放入铬、镍、钼溶化，在钢水出炉前5-15分钟投入锰、硅，然后投入脱氧剂净化钢水；(2)热处理工艺钢水铸造成型铸件进行热处理，热处理正火910-930°C，保温2小时后出炉空冷，淬火860-900°C保温1. 5小时后出炉水淬，水的温度为30°C以下，回火210-230°C，保温2-2. 5小时，出炉空冷。通过以上文献不难看出，现有技术中耐磨铸钢的热处理工艺复杂，制备成本仍偏高。
发明内容
本发明的目的是提供一种满足耐磨又有较高冲击韧性和强度，铸件初始硬度高， 屈服强度高、不易变形断裂，并且热处理工艺简单，生产成本较低的马氏体耐磨铸钢的热处
理工艺。本发明通过如下技术方案来实现马氏体耐磨铸钢的热处理工艺，所述的马氏体耐磨铸钢包含碳、硅、磷、硫、锰、铬、钼、铁，其重量百分比为c:0. 35-0. 55 %, Si 0. 75-1. 25 %, P ^ 0. 035 %, S ^ 0. 03 %, Mn 0. 95-2. 20 %, Cr :1. 95-2. 95 %, Mo
0.15-0. 22%，余量为不可避免的杂质和Fe，其特征在于所述的马氏体耐磨铸钢的热处理工艺是将上述经冶炼铸造的铸件，加热至440-460°C后保温2-2. 5小时，再加热至 660-680°C保温2-2. 5小时，然后加热至860_880°C保温0. 5-1. 5小时，水淬。本发明中，各合金元素的主要作用在于(1)碳碳高则碳化物数量多、硬度高、但韧性低，使用时易断裂，碳低则韧性高、 硬度低，不利于耐磨，因此碳含量控制在0. 35-0. 55%。(2)硅硅能增加钢的回火稳定性，提高强度和淬透性，硅量过高，对冲击韧性不利，故选择硅含量为0. 75-1. 25%。(3)锰强烈稳定奥氏体的元素，显著提高钢的淬透性，增加耐磨性，降低钢的韧脆性转变温度。但锰过高对钢的冲击韧性不利，故锰含量控制在0.95-2.20%。(4)铬Cr是提高钢淬透性的主要合金元素，铸钢中加入1. 95-2. 95%的Cr，能有效提高钢的淬透性，强化基体组织。(5)钼钼可显著提高钢的淬透性，还能改善铸钢的凝固性，钼属贵重金属，故选择在 0. 15-0. 22%。(6)硫、磷含量分别控制在P ≤0. 035%, S ≤0. 03% ；(7)稀土元素Ce不仅可以有效的细化铸态组织，净化晶界，改善碳化物和夹杂物的形态和分布，提高低合金耐磨钢的抗疲劳性能和抗剥落性能，还可使低合金耐磨钢保持足够的韧性故选择稀土在0. 005-0. 021 %。按上述组成值配料，用中频炉或电弧炉熔炼，将上述经冶炼铸造的铸件，进行热处理，具体方法是将铸件加热至440-460°C后保温2-2. 5小时，再加热至660-680°C保温2-2. 5 小时，然后加热至860-880°C保温0. 5-1. 5小时，水淬。与现有技术相比，本发明的优点在于1、微合金化处理工艺先进，稳定性好；2、热处理工艺简单，不进行回火处理，节约了能源，降低了生产成本，克服了回火处理碳渗出造成硬度、耐磨性能下降的缺陷，并有较长的使用寿命。
具体实施例方式实施例1 马氏体耐磨铸钢的热处理工艺，所述的马氏体耐磨铸钢包含碳、硅、磷、 硫、锰、铬、钼、铈、铁，其重量百分比为:C :0. 402%,Si :0. 86%,P :0. 022%, S 0. 015%,Mn
1.21%, Cr 1. 95%, Mo :0. 201%, Ce :0. 0066%，余量为不可避免的杂质和Fe ；按上述组成值配料，用中频炉或电弧炉熔炼，将上述经冶炼铸造的铸件，进行热处理，具体方法是将铸件加热至450°C后保温2小时，再加热至680°C保温2. 5小时，然后加热至860°C保温1小时，水淬。
实施例2 马氏体耐磨铸钢的热处理工艺，所述的马氏体耐磨铸钢包含碳、硅、磷、 硫、锰、铬、钼、铈、铁，其重量百分比为:C :0. 55%, Si :0. 77%, P :0. 024%, S :0. 012%, Mn 2. 20%,Cr 2. 96%,Mo :0. 201%,Ce :0. 011 %，余量为不可避免的杂质和!^e ；按上述组成值配料，用中频炉或电弧炉熔炼，将上述经冶炼铸造的铸件，进行热处理，具体方法是将铸件加热至450°C后保温2. 5小时，再加热至680°C保温2小时，然后加热至880°C保温1小时， 水淬。实施例3 马氏体耐磨铸钢的热处理工艺，所述的马氏体耐磨铸钢包含碳、硅、磷、 硫、锰、铬、钼、铈、铁，其重量百分比为:C :0. 37%, Si :1. 23%, P :0. 020%, S :0. 004%, Mn 1.00%, Cr 2. 00%, Mo :0. 196%, Ce :0. 02%，余量为不可避免的杂质和Fe ；按上述组成值配料，用中频炉或电弧炉熔炼，将上述经冶炼铸造的铸件，进行热处理，具体方法是将铸件加热至440°C后保温2小时，再加热至660°C保温2小时，然后加热至870°C保温1. 5小时， 水淬。实施例4 马氏体耐磨铸钢的热处理工艺，所述的马氏体耐磨铸钢包含碳、硅、磷、 硫、锰、铬、钼、铈、铁，其重量百分比为:C :0. 36%, Si :1. 20%,P :0. 021%,S :0. 0038%,Mn 1. 01%,Cr 2. 01%,Mo :0. 200%,Ce :0. 021 %，余量为不可避免的杂质和Fe ；按上述组成值配料，用中频炉或电弧炉熔炼，将上述经冶炼铸造的铸件，进行热处理，具体方法是将铸件加热至440°C后保温2. 5小时，再加热至670°C保温2. 5小时，然后加热至880°C保温1. 5小时，水淬。实施例5 马氏体耐磨铸钢的热处理工艺，所述的马氏体耐磨铸钢包含碳、硅、磷、 硫、锰、铬、钼、铈、铁，其重量百分比为:C :0. 365%, Si :1. 21%, P :0. 023%, S :0. 0042%, Mn :1. 00%, Cr :2. 00%, Mo :0. 204%, Ce :0. 02%，余量为不可避免的杂质和!^e ；按上述组成值配料，用中频炉或电弧炉熔炼，将上述经冶炼铸造的铸件，进行热处理，具体方法是将铸件加热至460°C后保温2. 5小时，再加热至680°C保温2. 5小时，然后加热至880°C保温1 小时，水淬。本发明生产的高强度耐磨钢经江苏省不锈钢制品质量监督检验中心检验，其最大力FmlO. 96KN,抗拉强度Rm872. 2IMPa,下屈服强度ReL562. 63MPa，断面收缩率ZlOO %，断后延长率38%。实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。
权利要求
1.马氏体耐磨铸钢的热处理工艺，所述的马氏体耐磨铸钢包含碳、硅、磷、硫、锰、铬、 销、铁，其重量百分比为:C :0. 35-0. 55%, Si :0. 75-1. 25%, P ^ 0. 035%, S ^ 0. 03%, Mn 0. 95-2. 20 %, Cr :1. 95-2. 95 %, Mo :0. 15-0. 22 %，余量为不可避免的杂质和 Fe，其特征在于所述的马氏体耐磨铸钢的热处理工艺是将上述经冶炼铸造的铸件，加热至 440-460°C后保温2-2. 5小时，再加热至660_680°C保温2-2. 5小时，然后加热至860_880°C 保温0. 5-1. 5小时，水淬。
全文摘要
本发明公开了一种马氏体耐磨铸钢的热处理工艺，所述的马氏体耐磨铸钢包含碳、硅、磷、硫、锰、铬、钼、铁，其重量百分比为C0.35-0.55％，Si0.75-1.25％，P≤0.035％，S≤0.03％，Mn0.95-2.20％，Cr1.95-2.95％，Mo0.15-0.22％，余量为不可避免的杂质和Fe，所述的马氏体耐磨铸钢的热处理工艺是将上述经冶炼铸造的铸件，加热至440-460℃后保温2-2.5小时，再加热至660-680℃保温2-2.5小时，然后加热至860-880℃保温0.5-1.5小时，水淬。该热处理工艺简单，生产成本较低，产品具有较高冲击韧性和强度，铸件初始硬度高，屈服强度高、不易变形断裂的特点。
文档编号C22C38/22GK102312159SQ20101022416
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者朱增军, 沈桂林, 蒋正军 申请人:泰州汇能不锈钢制品有限公司