一种提高C-Cr-Mn-Si-Mo合金钢硬度及冲击韧性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种提高C-Cr-Mn-Si-Mo合金钢硬度及冲击韧性的方法。
【背景技术】
[0002] 挖掘机斗齿在外力作用下直接与矿石、砂土、岩石等物料接触，既承受较强烈的冲 击，又承受弯矩作用。斗齿尖部受到较强烈的冲击磨料磨损，使其表面常出现各种切削犁 沟、剥落和变形，造成表面严重磨损。低合金耐磨钢通过选择多种元素合金化与优化成分 设计及热处理工艺，可实现高硬度、高韧性的合理匹配与性能控制，在中、低冲击载荷条件 下具有明显的优越性。
[0003] 本发明以低合金耐磨钢斗齿为背景，采用少量与多元合金化方法，以Cr、Ni、Mo、 Μη和Si元素的综合作用提高淬透性和抗回火稳定性，制备了中碳低合金耐磨钢。鉴于少 有Ni对中碳低合金耐磨钢影响的研究报道，本文重点研究了不同Ni含量对中碳低合金 耐磨钢铸态及淬火回火态组织和硬韧性的影响，为挖掘机斗齿耐磨件的选材提供试验依 据。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是：提供一种提高C-Cr-Mn-Si-Mo合金钢硬度及冲击韧 性的方法，已解决现有技术的不足。
[0005] 本发明的技术方案是：一种提高C-Cr-Mn-Si-Mo合金钢硬度及冲击韧性的方 法，组分质量分数为：C :0· 32, Cr:0. 98-1. 04, Μη:0· 98, Si:0. 47-0. 58，Mo :0· 17-0. 3, Ni : 0. 08-2. 43，P :0. 01-0. 03，S :0. 0001，碳低合金钢经中频感应电炉熔炼及砂型铸造法浇注成 Y型，经1050 °C X2 h正火+920 °C X2 h水淬+250 °C X2 h回火处理。
[0006] 本发明的有益效果：1)铸态含镍中碳低合金钢的显微组织主要为片状珠光体，随 镍含量增加，珠光体片变短；镍含量由〇. 08%增加到1. 29%，钢硬度逐渐上升；镍含量继续 增加，钢硬度稍降；钢的韧性随镍含量的增加而逐渐升高。
[0007] (2)经1050 °C正火、920 °C水淬和250 °C回火处理后，含镍中碳低合金钢显微 组织为混合马氏体；镍含量由0.08%增加到1.29%时钢硬度逐渐上升，韧性略有提高；当 镍含量为2. 43%时，钢的韧性最高但硬度较低。热处理后钢硬韧性比铸态时显著改善，镍 含量为1.29%时，钢V型缺口冲击吸收功为11. 9J，硬度50.47 HRC，硬韧性 匹配较好。
【具体实施方式】
[0008] 所用中碳低合金钢经中频感应电炉熔炼及砂型铸造法浇注成Y型试块。经成分 检测，其化学成分见表1。
[0009] 试块采用SX-10-12型箱式电阻炉加热，试块经1050 °C X2 h正火+920 °C X2 h水淬+250 °C X2 h回火处理。在线切割机上加工标准夏比V型缺口冲击试样， 试样尺寸10mmX10mmX55mm。 采用JB-30B式冲击试验机测试冲击吸收功。采用 HBRVU-187. 5布洛维光学硬度计测试硬度。采用LeicaDMI3000M倒置金相显微镜观察和 分析试样的金相组织。采用日本理学D/max2400X射线衍射仪进行XRD物相分析，扫描 速度Γ /min，CuKa辐射，管压35kV，管流20mA。采用ZEISS扫描电镜分析冲击试 样断口形貌。
[0010] 表2为镍含量对中碳低合金铸钢铸态和淬火回火态硬度和冲击韧度的影响。结果 表明，镍含量对铸态钢硬度的影响不明显。当镍含量从〇. 08%增加到1. 29%时，硬度值逐 渐上升，大于1. 29%时，硬度值缓慢下降；其中含镍量为0. 08%~0. 48%时硬度值几乎不 变。镍对铸态钢韧性的影响较明显，随镍含量的增加，韧性逐渐提高。淬火回火态时的低 合金钢，镍含量在〇. 08%~1. 29%时硬度值逐渐升高，韧性变化不明显，镍含量大于1. 29% 时，硬度迅速下降而韧性明显提高。为获得较均匀的硬化组织，消除铸造内应力，减少偏析 等缺陷，首先对实验钢进行1050°C正火处理，再进行920°C水淬和250°C回火热处理。 含镍中碳低合金钢含碳量约为0.32%，试验中选用920°C，稍高于形成单一奥氏体的临界 温度，使之既得到单一奥氏体，又能在固溶处理时得到较细小的奥氏体晶粒。
[0011] 镍降低钢的Ms点，随镍含量的增加，钢中残余奥氏体数量将增多，即便本实验低 合金钢XRD衍射表明残余奥氏体峰不明显，但有文献表明，含镍低合金钢的残余奥氏体成 薄膜状分布于马氏体等相变组织间隙，这样的奥氏体形态和分布有助于钢的韧性提高。 即随着镍含量的增加，钢的冲击韧度提高。与此同时，镍与铁具有较好的互溶性，镍固 溶于 铁基中可强化钢中α相与Y相，镍的固溶使得晶格畸变增大，导致位错运动阻力 增强，滑移难以进行，硬度逐渐升高。而且镍含量的增加使钢中片状马氏体增多，也有助 于钢硬度提高。即随着镍含量的增加，钢的硬度提高。但当镍含量高达2. 43%时，可能钢 中相对较多的残余奥氏体使钢的硬度较低。
[0012] 表2镍含量对中碳低合金钢硬度和冲击功的影响 1)铸态含镍中碳低合金钢的显微组织主要为片状珠光体，随镍含量增加，珠光体片变 短；镍含量由0.08%增加到1.29%，钢硬度逐渐上升；镍含量继续增加，钢硬度稍降；钢的 韧性随镍含量的增加而逐渐升高。
[0013] (2)经1050 °C正火、920 °C水淬和250 °C回火处理后，含镍中碳低合金钢显微 组织为混合马氏体；镍含量由0.08%增加到1.29%时钢硬度逐渐上升，韧性略有提高；当 镍含量为2. 43%时，钢的韧性最高但硬度较低。热处理后钢硬韧性比铸态时显著改善，镍 含量为1.29%时，钢V型缺口冲击吸收功为11. 9J，硬度50.47 HRC，硬韧性 匹配较好。
【主权项】
1. 一种提高C-Cr-Mn-Si-Mo合金钢硬度及冲击韧性的方法，其特征在于：组分质量分 数为：C:0· 32,Cr:0. 98-1. 04,Μη:0· 98,Si:0. 47-0. 58，Mo:0· 17-0. 3,Ni:0· 08-2. 43,P: 0.01-0. 03，S:0. 0001，碳低合金钢经中频感应电炉熔炼及砂型铸造法浇注成Y型，经1050°CΧ2h正火+920°CΧ2h水淬+250°CΧ2h回火处理。
【专利摘要】本发明公开了一种提高C-Cr-Mn-Si-Mo合金钢硬度及冲击韧性的方法，其特征在于：组分质量分数为：C：0.32，Cr:0.98-1.04，Mn:0.98，Si:0.47-0.58，Mo：0.17-0.3，Ni：0.08-2.43，P：0.01-0.03，S：0.0001，碳低合金钢经中频感应电炉熔炼及砂型铸造法浇注成Y型，经1050℃×2h正火+920℃×2h水淬+250℃×2h回火处理。
【IPC分类】C21D6/00, C22C38/44, C21D1/18
【公开号】CN105441649
【申请号】CN201410519487
【发明人】黄晓艺
【申请人】黄晓艺
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年9月30日