耐磨铸钢的制备方法
【专利摘要】一种耐磨铸钢的制备方法，其特征在于先在电炉内冶炼多元合金铸钢，多元合金铸钢的化学组成及其质量分数为0.60～0.85%C,12.0～15.0%Cr,0.8～1.2%Si,0.3～0.5%Mn,0.8～1.2%Mo,1.0～1.2%Ni,0.15～0.22%N,<0.03%S,<0.04%P,余量Fe。当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1580～1600，℃依次加入硅铁、金属铝、硼铁和钛铁，然后将钢水升温至1610～1630℃后出炉，加入稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁进行微合金化处理。经淬火和回火后，得到的耐磨铸钢具有优异的耐高温磨损性能。
【专利说明】耐磨铸钢的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种铸钢的制备方法，特别涉及一种含铬-铝-硼-硅的高温耐磨铸钢的制备方法，属于耐磨材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]磨损是工业生产中普遍存在的现象，磨损的普遍存在造成了材料的巨大消耗，为了提高材料的耐磨性能，国内外已开发成功了多种耐磨铸钢，其中中国发明专利CN102383066A公开了一种耐磨铸钢，其特征在于，耐磨铸钢的化学组成成分(质量分数，%)是:1.60 ~1.80C, 3.5 ~4.0Ti, 1.65 ~1.85Si, Μη〈0.8，0.4 ~0.6Cu, 0.003 ~0.006B, 0.015 ~0.030Zr，0.03 ~0.1OTe, 0.04 ~0.08Ce, 0.015 ~0.040Mg, 0.12 ~0.15A1, S<0.04, P<0.05,余量为Fe和不可避免的微量杂质，且C%=0.25XTi%+ (0.70~
0.85);其制备方法采用电炉熔炼，具体包括以下步骤:(I)将普通废钢、生铁或增碳剂、硅铁和铜板混合加热熔化，升温至1560~1580°C后加入钛铁，炉前调整成分合格后将温度升至1590~1610°C，加入铝脱氧和合金化，而后出炉；(2)将硼铁、锆铁、碲铜中间合金和铈基稀土镁合金破碎至粒度小于16mm的小块，经200~240°C烘干3~5h后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理；(3)钢水经静置、扒渣后，当温度为1440~1470°C时浇入铸型，浇注1.0~6.0h后开箱空冷铸件，打掉浇冒口，清理残根、飞边、毛刺；(4)铸件在930~950°C进行高温奥氏体化处理，保温1.0~3.0h后，在温度为260~290°C的盐浴池内冷却1.0~2.0h即可。中国发明专利CN103266276A还公开了一种低合金高耐磨铸钢板的制备方法，其特征在于:通过以下步骤制得:1)采用废钢、硅铁、锰铁、硅铁、钥铁、铬铁、钛铁、钒铁、铌铁、稀土硅作为熔炼用原材料，按以下组分进行配料:C:0.25-0.35wt.% ；Si:0.9-1.6wt.% ；Mn:0.3-1.8wt.% ；Cr:0.7-1.0wt.% ；Mo:0.15-0.3wt.% ；T1:0.05-0.35wt.% ；Nb:0.01-0.05wt.% ；V:0.05-0.25wt.% ；RE:0.01-0.lwt.% ;P、S ( 0.03wt.% 其余为 Fe 和不可避免的杂质；2)采用中频感应电炉熔炼，首先将普通废钢、铬铁混合加热熔化，进行炉前分析；3)依次将锰铁、硅铁、钥铁加入等待全部熔清后加入铬铁再进一步熔清，用铝丝脱氧处理，再将钢液冲入同时放置钛铁、钒铁、铌铁、稀土硅的浇包；4)出炉温度控制在1500~1560°C，然后浇注入铸造模具内成形，冷却后打箱取出铸锭进行清砂处理；5)采用电阻加热热处理炉，将处理后的铸锭放入其中进行升温，升温的速度< 280°C /小时，当温度到达1050~1070°C时保温，保温100-130min ；6)保温完成后再将铸锭放入240~245°C盐浴炉中进行保温，保温60-90min，最后出炉空冷；7)对铸锭进行锻压后，按照所需尺寸切割出符合要求的板材，并对板材表面进行常规钝化处理。中国发明专利CN103205638A还公开了一种耐磨铸钢斗齿，其特征在于，以重量百分比计，该耐磨铸钢斗齿的材料由如下成分组成:C:0.9 ~1.2%, Ti:0.2 ~0.25%, Al:0.08 ~0.12%, Mo:2 ~3%，W:3 ~5%，P:(0.02%, S≤0.02%，余量为Fe ;所述的耐磨铸钢斗齿按照如下工序制备:1)以重量百分比计，将成分为:C:0.9 ~1.2%, Ti:0.2 ~0.25%, Al:0.08 ~0.12%, Mo:2 ~3%, W:3 ~5%，P≤0.02%, S 0.02%，余量为Fe的钢水脱硫，进行转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，在钢水温度为1660~1700°C时出炉；2)在预热温度为450~500°C的蜡模壳内浇铸所需形状铸钢斗齿，铸钢斗齿降温至1550°C的时间控制在10~15分钟；3)当铸钢斗齿降温至1250~1280°C时保温I~2小时使碳化物和金属间化合物充分弥散析出；4)当铸钢斗齿降温至950~970°C时，连同蜡模壳一起放入水中淬火，破碎蜡模壳，切割冒口，200~220°C回火，得到耐磨铸钢斗齿。中国发明专利CN102978524A还公开了一种高强度耐磨铸钢，其特征在于:所述一种高强度耐磨铸钢，其化学成分及其质量百分比为:碳:0.3-0.8% ；硅:0.45-1.35% ;锰:1.2-1.8% ;铬:0.75-1.9 % ;硼:0.06-0.1 % ;钛:0.05-0.2 % ;钇:
0.07-0.18% ;镁:0.06-0.14%，其余为铁组成。中国发明专利CN102912255A还公开了一种耐磨铸钢的制备方法。所述耐磨铸钢，以重量百分比计，其组成为:碳(C):0.80%~
1.10% ；锰(Mn):6.00% ~8.00% ；硅(Si):1.00% ~1.80% ；铬(Cr):2.50% ~3.50% ；钥(Mo):0.60% ~0.80% ;铜(00:0.30% ~0.50% ;镍(祖):1.00% ~3.00% ;钛(11):0.15% ~
0.25% ;钒(V):0.20% ~0.40% ;稀土(RE):0.030% ~0.040% ;镁(Mg):0.020% ~0.030% ；余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。该发明的耐磨铸钢抗冲击强度高、耐磨性好、耐腐蚀、可与普通碳素钢槽体进行焊接。中国发明专利CN102877008A还公开了一种贝氏体耐磨铸钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:1)采用废钢、锰铁、硅铁、钥铁、铬铁、钛铁、钒铁、稀土硅作为熔炼用原材料，按以下重量百分比的化学组成:C为0.2-0.6% ；S为0.7-2.5% ；Mn 为 0.3-3.0% ；Mo 为 0.1-1.5% ；Cr 为 0.2-3.0% ；Ti ( 0.5% ；V ( 0.5% ；RE ( 0.5% ;S、P ^ 0.06%,其余为Fe进行配料；2)将废钢加入电炉中熔清后，依次将锰铁、硅铁、钥铁加入等待全部熔清后加入铬铁再进一步熔清，用铝丝脱氧处理，再将钢液冲入同时放置钛铁、钒铁、稀土、RE的浇包；3)在浇注温度为1500~1550°C条件下进行浇注成形，冷却后打箱取出铸件进行清砂处理；4)将清砂处理后的铸件放入热处理炉中进行升温，当温度到达850~1000°C时保温；保温完成后再将铸件放入200~350°C盐浴炉中进行保温，最后出炉空冷，即可获得贝氏体耐磨`铸钢。中国发明专利CN102690988A还公开了一种细晶高强硅锰贝氏体耐磨铸钢的制备方法，细晶高强硅锰贝氏体耐磨铸钢其化学成分及重量百分比为:0.40 ~0.70%C, 2.2 ~2.5%Si, 2.4 ~2.8%Mn, 0.01 ~0.05%B, 0.005 ~0.01%La, P< 0.04%, S < 0.04%，其余为F e以及不可避免的杂质，其铸态晶粒尺寸< 100 μ m，抗拉强度达到1200MPa以上，硬度为48~60HRC，无缺口冲击值达到30~50J。利用电炉生产，熔炼浇铸后经过热处理使用。钢中不含铬、钥等合金元素，通过微量硼和镧细化晶粒，获得高强度和良好的韧性硬度搭配，价格低廉，工艺简单、操作性强。中国发明专利CN102517504A还公开了一种以低价硼为主要合金元素，可制造球磨机衬板的高硼耐磨铸钢，其所述铸钢的化学成分及其质量百分比为:C<0.4%, 0.40~0.80Si, 0.5~1.2%Mn, 0.5~1.2%Cr, 1.2~
3.0%B, Re〈0.2%, V〈0.1%, Ti〈0.1%，所述铸钢先进行950~980°C X 2h+水冷的淬火工艺，再在200~250°C X 4h +空冷回火处理，其硬度大于58HRC，冲击韧性大于12J/cm2，淬透层深度大于40_。
[0003]但是上述耐磨铸钢尽管硬度高，但高温耐磨性能不足。为了满足材料的高温耐磨性能，中国发明专利CN1235203 了公开了一种铬镍氮铌高温耐热耐磨铸钢，其化学成分(重量 ％ )为:0.5 ~1.4%C, Si ( 2.5%, Mn ( 2.5%, 27.0 ~36.0%Cr, 10.0 ~20.0%Ni, 0.2 ~
0.5%N, 0.1~1.0%Nb，0.2~0.5%Re，Fe余量。用该耐热耐磨铸钢制造的发电锅炉喷燃器火嘴使用寿命长，并且不开裂。中国发明专利CN1818119还公开了一种铬镍铜铌氮高温耐热耐磨铸钢，其化学成分(重量％)为:0.3~2.0%C, Si ( 2.5%, Mn ( 2.5%, 20.0~46.0%Cr, 8.0 ~50.0%Ni, 0.05 ~1.50%Cu, 0.04 ~2.50%Nb, 0.05 ~0.50%N, 0.05 ~
0.50%RE, P≤0.06%, S≤0.04%, Fe余量，用该耐热耐磨铸钢制造的发电锅动燃烧器喷口抗热裂性能好，使用寿命长，并且不开裂。但是上述耐磨高温抗磨材料还含有较多价格昂贵的镍元素，导致材料成本升高，市场竞争力弱。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种新型抗高温磨损合金铸钢的制备方法，本发明是在电炉内冶炼多元合金铸钢，并在冶炼后期加入硼铁、金属铝等材料，达到改善合金铸钢耐磨性和高温抗氧化性等目的。
[0005]本发明的目的可以通过以下措施来实现:
[0006]本发明耐磨铸钢的制备方法如下:先在电炉内冶炼多元合金铸钢，多元合金铸钢的化学组成及其质量分数为0.60~0.85%C, 12.0~15.0%Cr, 0.8~1.2%Si, 0.3~
0.5%Mn, 0.8 ~1.2%Mo, 1.0 ~1.2%Ni, 0.15 ~0.22%N,〈0.03%S,〈0.04%P,余量 Fe。当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1580~1600，°C依次加入硅铁、金属铝、硼铁和钛铁，其中硅铁加入量是炉内钢水质量分数的1.0~1.5%，金属铝加入量是炉内钢水质量分数的
1.8~2.2%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的6.0~6.5%，钛铁加入量是炉内钢水质量分数的0.2~0.4%，此外，硅铁、硼铁和钛铁加入钢水前均在750~850°C预热2~3h。然后将钢水升温至1610~1630后。C出炉，并将钢水注入浇包。将稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁破碎至粒度为5~12_的小块并在200~250°C烘干2~4h，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理。其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的
1.2~1.5%,娃钙钡招合金加入量是注入烧包内钢水质量分数的1.2~1.5%, I凡铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的0.15~0.25%。然后扒渣、准备浇铸，当钢水温度降至1460~1490°C时，将钢水浇入铸型，铸件经开箱、清砂后进行热处理，铸件淬火加热温度1050~1100，°C保温2~4h后油冷，然后在500~530°C回火处理，保温6~IOh后空冷至室温即可。
[0007]如上所述的娃铁的化学组成及质量分数为:72~80%Si,〈0.2%C, ( 0.02%S, ( 0.04%P,余量 Fe。
[0008]如上所述的硼铁的化学组成及质量分数为:19.0~21.0%B, ( 0.5%C, ( 2.0%Si,(0.5%A1, ( 0.01%S, ( 0.1%P,余量 Fe。
[0009]如上所述的钛铁的化学组成及质量分数为:38~42%Ti，( 9.0%A1, ( 3.0%Si, ( 0.03%S, ( 0.03%P, ( 0.10%C, ( 0.40%Cu, ( 2.5%Mn,余量 Fe。
[0010]如上所述的稀土镁娃铁的化学组成及质量分数为:8.0~10.0%Ce, 8.0~10.0%Mg, 1.0 ~3.0%Ca, 39 ~44.0%Si, ( 2.0%Mn, ( 1.0%Ti, ( 1.2%Mg0,余量 Fe。
[0011 ] 如上所述的娃钙钡招合金的化学组成及质量分数为:30~35%Si, 12~15%Ca, 9 ~12%Ba, 16 ~20%A1, Mn ( 0.4%, C ≤ 0.4%, P ≤ 0.04%, S ≤ 0.04，余量 Fe。
[0012]如上所述的钒铁的化学组成及质量分数为:58~65%V，( 2.0%Si, ( 2.5%A1, ( 0.06%C, ( 0.05%P, ( 0.05%S, ( 0.06%As, ( 0.l%Cu,余量 Fe。
[0013]本发明耐磨铸钢中，先在电炉内熔炼多元合金铸钢，多元合金铸钢的化学组成及其质量分数为 0.60 ~0.85%C, 12.0 ~15.0%Cr, 0.8 ~1.2%Si, 0.3 ~0.5%Mn, 0.8 ~
1.2%Mo, 1.0 ~1.2%Ni, 0.15 ~0.22%N,〈0.03%S,〈0.04%P,余量 Fe。其中加入铬、钥、镍的目的是为了提高材料的硬度和耐磨性。此外加入适量氮可以提高材料的淬透性，在此基础上，当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1580~1600，°C依次加入硅铁、金属铝、硼铁和钛铁，其中硅铁加入量是炉内钢水质量分数的1.0~1.5%，金属铝加入量是炉内钢水质量分数的1.8~2.2%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的6.0~6.5%。加入硅铁和铝的目的主要是为了提高材料的高温性能，加入硼铁，可以与多元合金铸钢的铬、碳、铁结合生成高硬度(Cr，Fe)7(C, B) 3化合物，有利于提高铸钢的耐磨性。加入是炉内钢水质量分数0.2~
0.4%的钛铁，可以细化耐磨铸钢晶粒，提高耐磨铸钢的强韧性。
[0014]另外，将稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁破碎至粒度为5~12mm的小块并在200~250°C烘干2~4h，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理。其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.2~1.5%，硅钙钡铝合金加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.2~1.5%。稀土镁硅铁和硅钙钡铝合金的加入可以净化钢液，还有利于细化凝固组织，并改善夹杂物的形态和分布，促进耐磨铸钢强韧性的提高。加入是注入浇包内钢水质量分数0.15~0.25%的钒铁对钢水进行微合金化处理，可增加铸钢中的高硬度V C硬质点数量，有利于提高铸钢耐磨性。在此基础上，对耐磨铸钢进行油淬处理，淬火加热温度1050~1100，°C保温2~4h后油冷，主要是为了得到高硬度马氏体基体，继续在500~530°C回火处理，保温6~IOh后空冷至室温，主要是稳定淬火组织，消除淬火应力。
[0015]本发明与现有技术相比，具有以下特点:
[0016](I)本发明耐磨铸钢，镍、钥、钒等贵重合金元素加入量较少，且不加钨、铌、钴等昂贵合金元素，具有较低的生产成本；
[0017](2)本发明耐磨铸钢具有硬度高，高温耐磨性好等特点，本发明材料硬度超过63HRC，在500°C下的耐磨性比 高铬铸铁和高镍 铬合金钢分别提高35%和50%以上。
[0018]以下结合实施例对本发明做进一步详述:
【具体实施方式】
[0019]实施例1:
[0020]本发明耐磨铸钢采用1000公斤中频感应电炉熔炼，其制备方法如下:先在1000公斤中频感应电炉内冶炼多元合金铸钢，多元合金铸钢的化学组成及其质量分数为0.63%C，12.02%Cr, 1.17%Si, 0.40%Mn, 1.15%Mo, 1.01%Ni, 0.21%N, 0.029%S, 0.035%P,余量 Fe。当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1598，°C依次加入硅铁(硅铁的化学组成及质量分数为:72~80%Si，〈0.2%C, ( 0.02%S, ( 0.04%P,余量Fe)、金属铝、硼铁(硼铁的化学组成及质量分数为:19.0 ~21.0%B, ( 0.5%C, ( 2.0%Si, ( 0.5%A1, ( 0.01%S, ( 0.1%P,余量Fe)和钛铁(钛铁的化学组成及质量分数为:38~42%Ti，^ 9.0%A1, ^ 3.0%Si, ^ 0.03%S，^ 0.03%P,≤0.10%C, ^ 0.40%Cu,≤2.5%Mn,余量Fe)，其中硅铁加入量是炉内钢水质量分数的1.0%，金属铝加入量是炉内钢水质量分数的2.2%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的6.5%，钛铁加入量是炉内钢水质量分数的0.2%，此外，硅铁、硼铁和钛铁加入钢水前均在750°C预热3h。然后将钢水升温至1629°C后出炉，并将钢水注入浇包。将稀土镁硅铁(稀土镁硅铁的化学组成及质量分数为:8.0~10.0%Ce, 8.0~10.0%Mg, 1.0~3.0%Ca, 39~44.0%Si, ^ 2.0%Mn, ^ 1.0%Ti, ^ 1.2%MgO,余量Fe)、硅钙钡铝合金(硅钙钡铝合金的化学组成及质量分数为:30 ~35%Si, 12 ~15%Ca, 9 ~12%Ba, 16 ~20%A1, Mn ( 0.4%, C ≤ 0.4%, P ≤ O
?04%, S≤0.04,余量Fe)和钒铁(钒铁的化学组成及质量分数为:58~65%V，( 2.0%Si,(
2.5%A1, ^ 0.06%C,≤(λ 05%Ρ, ^0.05%S, ^0.06%As, ^0.l%Cu,余量Fe)破碎至粒度为 5 ~12mm的小块并在200°C烘干4h，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理。其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.2%，硅钙钡铝合金加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.5%，钒铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的0.15%。然后扒渣、准备浇铸，当钢水温度降至1488°C时，将钢水浇入铸型，铸件经开箱、清砂后进行热处理，铸件淬火加热温度1100，°C保温2h后油冷，然后在530°C回火处理，保温6h后空冷至室温即可得到耐磨铸钢，耐磨铸钢的力学性能见表1。
[0021]实施例2:
[0022]本发明耐磨铸钢采用1000公斤中频感应电炉熔炼，其制备方法如下:先在1000公斤中频感应电炉内冶炼多元合金铸钢，多元合金铸钢的化学组成及其质量分数为0.84%C，14.88%Cr, 0.84%Si, 0.31%Mn, 0.80%Mo, 1.17%Ni, 0.16%N, 0.025%S, 0.036%P,余量 Fe。当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1583，°C依次加入硅铁(硅铁的化学组成及质量分数为:72~80%Si，〈0.2%C, ( 0.02%S, ( 0.04%P,余量Fe)、金属铝、硼铁(硼铁的化学组成及质量分数为:19.0 ~21.0%B, ( 0.5%C, ( 2.0%Si, ( 0.5%A1, ( 0.01%S, ( 0.1%P,余量Fe)和钛铁(钛铁的化学组成及质量分数为:38~42%Ti，^ 9.0%A1, ^ 3.0%Si, ^ 0.03%S，≤0.03%P,≤0.10%C,≤0.40%Cu,≤2.5%Mn,余量Fe)，其中硅铁加入量是炉内钢水质量分数的1.5%，金属铝加入量是炉内钢水质量分数的1.8%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的6.0%，钛铁加入量是炉内钢水质量分数的0.4%，此外，硅铁、硼铁和钛铁加入钢水前均在850°C预热2h。然后将钢水升温至1615°C后出炉，并将钢水注入浇包。将稀土镁硅铁(稀土镁硅铁的化学组成及质量分数为:8.0~10.0%Ce, 8.0~10.0%Mg, 1.0~3.0%Ca, 39~44
?0%Si, ( 2.0%Mn, ( 1.0%Ti, ( 1.2%Mg0,余量Fe)、硅钙钡铝合金(硅钙钡铝合金的化学组成及质量分数为:30 ~35%Si, 12 ~15%Ca, 9 ~12%Ba, 16 ~20%A1, Mn ( 0.4%, C ≤ 0.4%, P ≤ O
?04%, S≤0.04,余量Fe)和钒铁(钒铁的化学组成及质量分数为:58~65%V，( 2.0%Si,(
2.5%A1, ^ 0.06%C,≤ 0.05%Ρ,≤ 0.05%S,≤ 0.06%As,≤ 0.l%Cu,余量Fe)破碎至粒度为 5 ~12mm的小块并在250°C烘干3h，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理。其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.5%，硅钙钡铝合金加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.2%，钒铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的0.25%。然后扒渣、准备浇铸，当钢水温度降至1463°C时，将钢水浇入铸型，铸件经开箱、清砂后进行热处理，铸件淬火加热温度1050，°C保温4h后油冷，然后在500°C回火处理，保温IOh后空冷至室温即可得到耐磨铸钢，耐磨铸钢力学性能见表1。
[0023]实施例3:
[0024]本发明耐磨铸钢采用1000公斤中频感应电炉熔炼，其制备方法如下:先在1000公斤中频感应电炉内冶炼多元合金铸钢，多元合金铸钢的化学组成及其质量分数为0.74%C，13.69%Cr, 0.96%Si, 0.47%Mn, 1.01%Mo, 1.13%Ni, 0.19%N, 0.022%S, 0.037%P,余量 Fe。当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1591，°C依次加入硅铁(硅铁的化学组成及质量分数为:72~80%Si，〈0.2%C, ( 0.02%S, ( 0.04%P,余量Fe)、金属铝、硼铁(硼铁的化学组成及质量分数为:19.0 ~21.0%B, ( 0.5%C, ( 2.0%Si, ( 0.5%A1, ( 0.01%S, ( 0.1%P,余量Fe)和钛铁(钛铁的化学组成及质量分数为:38~42%Ti，^ 9.0%A1, ^ 3.0%Si, ^ 0.03%S，≤ 0.03%P,≤0.10%C, ≤ 0.40%Cu,≤2.5%Mn,余量Fe)，其中硅铁加入量是炉内钢水质量分数的1.3%，金属铝加入量是炉内钢水质量分数的2.0%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的6.2%，钛铁加入量是炉内钢水质量分数的0.3%，此外，硅铁、硼铁和钛铁加入钢水前均在800°C预热2h。然后将钢水升温至1620°C后出炉，并将钢水注入浇包。将稀土镁硅铁(稀土镁硅铁的化学组成及质量分数为:8.0~10.0%Ce, 8.0~10.0%Mg, 1.0~3.0%Ca, 39~44
?0%Si, ≤ 2.0%Mn, ≤ 1.0%Ti, ≤ 1.2%MgO,余量Fe)、硅钙钡铝合金(硅钙钡铝合金的化学组成及质量分数为:30 ~35%Si, 12 ~15%Ca, 9 ~12%Ba, 16 ~20%A1, Mn ≤ 0.4%, C ≤ 0.4%, P ≤ O
?04%, S≤0.04,余量Fe)和钒铁(钒铁的化学组成及质量分数为:58~65%V，≤ 2.0%Si,≤
2.5%A1, ^ 0.06%C,≤ 0.05%Ρ,≤ 0.05%S,≤ 0.06%As,≤ 0.l%Cu,余量Fe)破碎至粒度为 5 ~12mm的小块并在230°C烘干3h，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理。其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.3%，硅钙钡铝合金加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.4%，钒铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的0.20%。然后扒渣、准备浇铸，当钢水温度降至1475°C时，将钢水浇入铸型，铸件经开箱、清砂后进行热处理，铸件淬火加热温度1080，°C保温3h后油冷，然后在520°C回火处理，保温8h后空冷至室温即可得到耐磨铸钢，耐磨铸钢力学性能见表1。
[0025]表1耐磨铸钢的力学性能
[0026]
【权利要求】
1.一种耐磨铸钢的制备方法，其特征在于采用电炉熔炼，其制备工艺如下: (1)先在电炉内冶炼多元合金铸钢得到钢水，多元合金铸钢的化学组成及其质量分数为 0.60 ~0.85%C, 12.0 ~15.0%Cr, 0.8 ~1.2%Si, 0.3 ~0.5%Mn, 0.8 ~1.2%Mo, 1.0 ~.1.2%Ni, 0.15 ~0.22%N,〈0.03%S,〈0.04%P,余量 Fe ； (2)当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1580~1600，1:依次加入金属铝，预热过的硅铁、硼铁和钛铁，其中硅铁加入量是炉内钢水质量分数的1.0~1.5%，金属铝加入量是炉内钢水质量分数的1.8~2.2%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的6.0~6.5%，钛铁加入量是炉内钢水质量分数的0.2~0.4%，然后将钢水升温至1610~1630°C后出炉，并将钢水注入浇包； (3)将稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁破碎至粒度为5~12_的小块并进行烘干，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行微合金化处理；其中稀土镁硅铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的1.2~1.5%,娃钙钡招合金加入量是注入烧包内钢水质量分数的1.2~1.5%，钒铁加入量是注入浇包内钢水质量分数的0.15~0.25% ； (4)钢水然后扒渣后准备浇铸，当钢水温度降至1460~1490°C时，将钢水浇入铸型； (5)铸件经开箱、清砂后进行热处理，铸件淬火加热温度1050~1100，°C保温2~4h后油冷，然后在500~530°C回火处理，保温6~IOh后空冷至室温即可。
2.根据权利要求1所述的耐磨铸钢的制备方法，其特征在于如上所述的硅铁的化学组成及质量分数为:72~80%Si,〈0.2%C,≤0.02%S,≤0.04%P,余量Fe。
3.根据权利要求1所述的耐磨铸钢的制备方法，其特征在于如上所述的硼铁的化学组成及质量分数为:19.0 ~ 21.0%B, ( 0.5%C, ( 2.0%Si, ( 0.5%A1, ( 0.01%S, ( 0.1%P,余量Fe。
4.根据权利要求1所述的耐磨铸钢的制备方法，其特征在于如上所述的钛铁的化学组成及质量分数为:38 ~42%Ti, ≤9.0%A1, ≤3.0%Si, ≤0.03%S, ≤0.03%P,≤ 0.10%C,≤ 0.40%Cu, ( 2.5%Mn,余量 Fe。
5.根据权利要求1所述的耐磨铸钢的制备方法，其特征在于如上所述的稀土镁硅铁的化学组成及质量分数为:8.0 ~10.0%Ce, 8.0 ~10.0%Mg, 1.0 ~3.0%Ca, 39 ~44.0%Si,(2.0%Mn, ( 1.0%Ti, ( 1.2%MgO,余量 Fe。
6.根据权利要求1所述的耐磨铸钢的制备方法，其特征在于如上所述的硅钙钡铝合金的化学组成及质量分数为:30~35%Si, 12~15%Ca, 9~12%Ba, 16~20%A1, Mn ( 0.4%, C (0.4%, P ≤ 0.04%, S ≤ 0.04，余量 Fe。
7.根据权利要求1所述的耐磨铸钢的制备方法，其特征在于如上所述的钒铁的化学组成及质量分数为:58 ~65%V, ≤2.0%Si, (2.5%A1, ≤0.06%C, ≤0.05%Ρ, ≤0.05%S, ≤0.06%As, ( 0.l%Cu,余量 Fe。
8.根据权利要求1所述的耐磨铸钢的制备方法，其特征在于所述的硅铁、硼铁和钛铁的预热工艺是:750~850，°C保温2~3h。
9.根据权利要求1所述的耐磨铸钢的制备方法，其特征在于所述的稀土镁硅铁、硅钙钡铝合金和钒铁小块烘干工艺是:200~250，°C保温2~4h。
【文档编号】C22C33/06GK103498092SQ201310412947
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】符寒光, 高义民, 郑开宏, 张锦红, 邢建东, 皇志富, 马胜强 申请人:北京工业大学