一种含铝高硼高速钢及其制备方法
【专利摘要】一种含铝高硼高速钢及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。使用中频感应电炉熔炼，采用质量分数45～48％的Q235废钢、34～37％的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料、2.5～2.8％的硼铁、6.2～6.5％的碳素铬铁、1.8～2.2％的稀土硅铁和6.6～7.0％的多元铝铁合金配料，经熔炼、铸造和热处理后，具有优良的力学性能和高温耐磨性能，在高温磨损工况下具有良好的使用效果，推广应用本发明成果具有显著的经济和社会效益。
【专利说明】
一种含铝高硼高速钢及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明公开了一种高速钢及其制备方法，特别涉及一种含铝高硼高速钢及其制备 方法，属于耐磨材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 在高温磨损领域，目前普遍使用耐热铸铁、耐热铸钢和高速钢等材料，而高速钢因 高温硬度高，耐磨性好，因而在高温抗磨领域极具发展前景。目前广泛使用的高速钢材料是 M2(W6Mo5Cr4V2)高速钢，因这种材料中含有较多的钨、钼昂贵合金元素，因此生产成本高， 此外这类材料通常需要盐浴淬火，既污染环境，还易对产品表面产生腐蚀。
[0003] 为了提高高速钢性能，中国发明专利CN 105296868公开了一种耐磨超硬高速钢， 所述的质量比例如下，Cl ·2%-1.8% ;Si0.5%-2.2% ;Μη0·2%-0·6% ;Α10·6%-3·2% ; Cr4.6%-7.4% ；Mol. 5%-2.6% ； V2%-3.2 % ；W3.3-4.8 % ；NbO. 3-1.8% ；P^0.03% ；S^ 0.03 % ;其余为Fe。该发明减小了W和Mo，加入比原先多的Si，Si的加入使得碳化物尺寸减 小，经过特别的回火等工艺，使得硬度增加，在减少了高成本的W和Mo，加入了低价格的Si， 使得整体材料成本降低，且硬度好，耐磨性能强;通过配比只需要进行一次的回火即可充分 的对材料进行回火工序，节约了工时和能源，可靠性好。
[0004] 中国发明专利CN 104264043还公开了一种离心铸造耐磨高速钢复合乳辊及其制 备方法，属于乳辊制造技术领域。本发明乳辊由外层、中间层和辊芯三部分复合成一体。外 层高速钢钢水的化学成分及其质量分数控制在1.60~2.40 %C，0.3~1.0 %Mn，0.3~1.2% Si，4.0~6.5%Cr，4.0~6.5%Mo,3.0~6.5%V，3.0~5.0%W，1.0~4.0%Nb，0.3~1.5% Ni，S〈. 03 %，P〈0.03 %，0.06~0.12 % Ti，余量Fe。乳辊经离心铸造复合成形，淬火和回火 后，具有硬度高和耐磨性好等特点
[0005] 中国发明专利CN 103789651还公开了一种耐磨高速钢，该高速钢的化学成分以重 量百分数计由下列组分组成：(： ：1.1-1.3^:1.4-1.6，]\111:0.1-〇.3，(：〇 :1.5-1.8,0:6.5-7.5，W:4-6，Mo:2.5-3.5，V: 1.1-1.3，Ce:0.25-0.45，Nb:0.10-0.20，S<0.04，P<0.05,余量 为Fe。
[0006] 中国发明专利CN103789650还公开了一种耐磨高速钢的制备方法，其特征在于，该 高速钢的化学成分以重量百分数计由下列组分组成:C: 1.1-1.3，Si : 1.4-1.6，Mn: 0.1-0.3， Co:1·5-1·8，Cr:6·5-7·5，W:4-6，Mo:2·5-3·5，V:1·1-1·3，Ce:0·25-0·45，Nb:0·10-0·20，S <0.04，P<0.05,余量为Fe，所述的制备方法包括如下步骤：1)将废钢、铬铁、硅铁、钴铁、钨 铁和钼铁混合在电炉中加热熔化;2)炉前调整成分合格后将温度升至1610-1630°C，加入脱 氧剂铝，而后依次加入钒铁和铌铁;3)将铈硅铁破碎至粒度小于15mm的小块，经200 °C以下 烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行变质处理;4)钢水温度达到1520-1540 °C 时，直接浇注成铸件;5)最后将高速钢铸件在880-900 °C下保温时间2-3小时，然后进行正火 处理即可。
[0007] 中国发明专利CN 103469084还公开了一种高韧性高耐磨高速钢及其加工工艺和 应用该工艺的刀具。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。该高韧性高耐磨高速钢 包括下述质量份数的成分：c:0.97-1.06、Si :0.20-0 ·55、Μη:0· 20-0 ·50、Ρ:彡0.03、S:彡 0.015、Cr :3.80-4.40、W:2.30-2.45、Mo:7.60-7.95、V: 1.95-2.10、C〇:2.85-3.50,其余为 Fe;-种加工工艺，包括A、坯料制备，B、锻造，C、乳钢，D、冷拔和E、热处理;一种刀具。该发明 的优点在于:热加工性能和冷加工性能好，脱碳敏感性小，切削性能好以及使用寿命长。
[0008] 中国发明专利CN 102660714还公开了一种高碳高钒耐磨钢，其成分质量百分比 为:碳(C)2.2%-2.4%，钒(V)8.4%-8.7%，铬(Cr)5.8%-6.3%，钼(Μο)2·3%-2·7%，镍 (附）0.8%-0.9%，铌（仙）1.6%-1.7%，硅（5〇0.7%-0.9%，磷（卩）<0.04%，硫（5)< 0.04%，余量为铁(Fe);所述高碳高f凡耐磨钢制备过程如下：利用IOOkg中频感应电炉进行 熔炼，所用炉料为已经称量好的废钢和生铁，当温度达到1420Γ时候加入铬铁、硅铁，待钢 液温度达到1520°C时，加入钼铁、Ni和铌铁，1560°C时候加入钒铁，目的是为了减少烧损，搅 拌，按Ikg铝条/吨钢液的量插入铝条进行脱氧;将稀土元素铈放在浇包内对钢液进行孕育， 出钢时钢液温度不低于1560°C，当温度维持在1450-1480°C时，在离心机上直接浇注成乳 辊。
[0009] 中国发明专利CN 102766824还公开了一种耐磨高速钢辊环及其制备方法，属于高 速钢辊环技术领域。其化学组成为质量分数％:2.6~3.2C，14.5~15. OW，2.5~3. OMo，1.5 ~2.0V，4.0~4.5Cr，4.5~5.0Co,6.2~6.8Nb，0.5~0.8Ni，0.15~0.20B，0.25~0.40Al， 0.07~0.10Y，0.04~0.06Ti，0.08~0.12N，0.04~0.07Ca，0.020~0.035Zr，0.08~ 0.11]\%，0.12~0.15211，0.5~1.251，0.20~0.45111，，5〈0.02，？〈0.03，其余为卩6。采用离心 铸造。辊环硬度高、耐磨性好。
[0010] 中国发明专利CN 101586214还公开了一种高硬度高耐磨粉末冶金高速钢，其通过 粉末冶金法制备，其特征在于其具有下列的化学组分，以重量％计，含有:C: 1.7~1.9，Si : 0.9~l.l，Cr:3.8~4·2，Μο:2·5~3·5，ν:2·5~4.9，W:11~12，Nb:0.4~0·8，Μη:0~0.8， Co:0~5.0 41:0.4~1.4，余量为铁和杂质。
[0011] 中国发明专利CN 101709429还公开了一种特殊性能高速钢，主要组成成分为C、W、 Mo、Cr、V、Mn、Si、Nb、Co、P、S和Fe，各成分的质量百分比如下，C:0.88 - 0.98% ;W:4.30 - 4.80% ；Mo：2.70-3.10% ；Cr：3.80-4.30% ；V：1.80-2.20% ；Mn：0.20-0.40% ；Si： 1.10 -1.50% ;Nb:0.08 -0.16%、Co: 1.20 -1.80% .P:彡0.03% ;S:彡0.03%;其余为Fe。 该发明具有以下优点：降低贵重金属钨和钼的用量，添加了少量的铌和钴，以达到提高高速 钢刀具切削性能的目的。
[0012] 中国发明专利CN 1264749还公开了一种高耐磨性铸造高速钢，适用于大型耐磨 件、复合乳辊工作层。其特点是它的具体化学成分(重量％ )如下:Cl. 8 - 4.2%，W2 -12%， Mo3-12% ,Cr4-15% ,Co0-10% ,V2.5-10% ,Nb0.3-2.5% ,Si0.5-1.5% ,Mn0.3-0.8%，A10.2 - 0.6%，N0.02 - 0.10%，S彡0.03%，P彡0.03%，其余为Fe，该发明特点是一 种尚碳、尚1凡、尚络型铸造尚速钢，铸造性能良好，耐磨及红硬性好。
[0013] 中国发明专利CN 1804095还发明公开了一种铸造耐磨高速钢的制备方法，制成的 铸造耐磨高速钢的化学成分的重量百分比为：C:0.5~1.5%，W: 5.0~7.0%，Mo: 4.0~ 6.5%，Cr:3.5~5.5%，V:1.2~2.5%，Si<1.2%，Mn<1.2%，Ti:0.02~0.12%，Ν:0·005 ~0.040%，Nb:0.03~0.20%，Ζη:0·005~0.050%，S<0.04%，Ρ<0·04%，余量为Fe;该发 明铸造耐磨高速钢用电炉熔炼，炉前调整成分合格后，加入中间铁合金作为孕育剂，随流孕 育处理钢水，钢水经静置和扒渣处理后，直接浇入铸型。钢水浇注过程中，加入铁合金丸作 为悬浮剂。铸件经清砂和机械加工后进行淬火和回火处理，获得的铸造耐磨高速钢硬度高， 韧性和耐磨性好。
[0014] 目前高温耐磨材料，特别是含铝高硼高速钢普遍存在铝含量高，导致淬火组织中 出现低硬度的高温铁素体，且铝含量过高，导致材料冶炼困难，且铝密度低，易出现偏析，降 低材料性能。
【发明内容】
[0015] 本发明在普通含铝高硼高速钢基础上，适当提高硅、铬含量。为了降低材料制造成 本，本发明以Q235废钢和W6M〇5Cr4V2Al高速钢废料为主要原料，另外加入适量硼铁、碳素铬 铁、稀土娃铁和多兀错铁合金。
[0016] 本发明具体制备工艺步骤如下：
[0017] ①、采用质量分数45~48%的Q235废钢、34~37%的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料、 2.5~2.8%的硼铁、6.2~6.5%的碳素铬铁、1.8~2.2%的稀土硅铁和6.6~7.0%的多元 铝铁合金配料；
[0018] ②先将质量分数45~48%的Q235废钢、34~37%的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料和 6.2~6.5 %的碳素铬铁在中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1580~1600 °C 时，加入部分多元铝铁合金，其质量分数1.2~1.5%，然后将钢水温度升至1610~1630°C， 然后依次加入质量分数2.5~2.8 %的硼铁和1.8~2.2 %的稀土硅铁，并将钢水温度升至 1640~1655°C，然后将钢水出炉到钢包，钢包底部预先放置了经420~460 °C预热2~3小时 的剩余的质量分数5.4~5.7 %的多元错铁合金，两次总加入的多元错铁合金总质量分数为 6.6~7.0% ;
[0019] ③钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1450~1478 °C时，浇入铸型，钢水在 铸型中凝固后当温度降至500°C以下时开箱空冷铸件，清理浇冒口，对铸件进行粗加工，并 将粗加工后的铸件入炉加热至1120~1160 °C，保温2~3小时后，以12~16°C/分钟的冷却速 度冷至380~450°C，重新入炉加热至560~590°C，保温10~12小时后，炉冷至温度低于200 °C后，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢产品。 [0020] 如上所述的Q235废钢的化学成分质量分数优选为:0.14~0.22 % C，0.30~0.65 % Mn，彡0.30%51，彡0.050%5，彡0.045%卩，余量为卩6。
[0021]如上所述的W6M〇5Cr4V2Al高速钢废料的化学组成及其质量分数优选为：1.05-1.2%C,0.15-0.4%Mn,^0.03%P,^0.03%S,0.2-0.6%Si,3.8-4.4%Cr,1.75-2.2%V, 5.5-6.75%￥,4.5-5.5%]?〇,0.8-1.2%厶1，余量为卩6。
[0022]如上所述的硼铁的化学成分质量分数优选为：19.0~21.0%B，彡0.5%C，彡2% 51，彡0.5%厶1，彡0.01%5，彡0.1%卩，余量卩6。
[0023] 如上所述的碳素铬铁的化学成分质量分数优选为:62.0~68.0 %Cr，7.0~8.5% (：，2.0~3.5%51，彡0.03%5，彡0.04%卩，余量为卩6。
[0024] 如上所述的稀土硅铁的化学成分质量分数优选为：27.0~30.0 %RE，38.0~ 42.0%51，〈3.0%]?11，〈5.0%〇3，〈3.0%11，余量为卩6。
[0025] 如上所述的多元铝铁合金的化学成分质量分数优选为:41.0~44.0 % Al,〈0.35 % C，2.0~3.5%Si，〈0.8%Mn，1.5~2.0%Ca，2.0~2.5%Ba，2.6~3.0%N，3.2~3.8%Ti，〈 0.02%S，〈0.03%P,余量 Fe。
[0026] 本发明采用采用质量分数45~48%的Q235废钢、34~37%的W6Mo5Cr4V2Al高速钢 废料、2.5~2.8%的硼铁、6.2~6.5%的碳素铬铁、1.8~2.2%的稀土硅铁和6.6~7.0%的 多元铝铁合金配料。其中加入质量分数45~48%的Q235废钢主要用于补充发明材料中的 铁，加入质量分数34~37 %的W6M〇5Cr4V2Al高速钢废料主要是补充发明材料中的钨、钼、 钒、铝元素。此外，加入质量分数2.5~2.8%的硼铁、6.2~6.5%的碳素铬铁、1.8~2.2%的 稀土硅铁，其中硼的加入可以提高基体的淬透性，并生成高硬度的硼化物，从而大幅度提高 耐磨性。络的加入一方面可以提尚材料的抗尚温氧化性能，同时络可以促进M7 ( C，B ) 3和M23 (C，B)6的生成，对提尚耐磨性十分有利。稀土娃铁的加入一方面可以提尚材料的抗尚温氧 化能力，而且稀土具有细化和净化凝固组织的作用，对提高材料综合性能十分有利。而多元 铝铁合金的加入，除了提高材料的抗高温氧化能力和改善高温耐磨性外，还对细化和净化 凝固组织，改善硼化物和碳化物的形态和分布十分有利，从而可以大幅度提高材料的综合 性能。
[0027] 本发明先将质量分数45~48%的Q235废钢、34~37%的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料 和6.2~6.5%的碳素铬铁在中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1580~1600 °C 时，加入质量分数1.2~1.5 %的多元错铁合金，对于净化钢液，提高钢水冶炼效率，并保护 稀土和硼元素，效果良好。然后将钢水温度升至1610~1630°C，然后依次加入质量分数2.5 ~2.8%的硼铁和1.8~2.2%的稀土硅铁，并将钢水温度升至1640~1655°C，然后将钢水出 炉到钢包，钢包底部预先放置了经420~460 °C预热2~3小时的质量分数5.4~5.7%的多元 铝铁合金。大部分铝采用高温预热和钢水高温出炉在钢包内实现合金化，可以大幅度减少 铝的烧损。钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1450~1478Γ时，浇入铸型，钢水在铸 型中凝固后当温度降至500°C以下时开箱空冷铸件，清理浇冒口，对铸件进行粗加工。由于 铝的大量加入，铸态组织中铁素体数量多，本发明材料铸态硬度低，无需退火可以直接加 工。将粗加工后的铸件入炉加热至1120~1160°C，保温2~3小时后，实现奥氏体化，以12~ 16°C/分钟的冷却速度冷至380~450 °C，防止出现低硬度的珠光体和铁素体组织。重新入炉 加热至560~590°C，保温10~12小时后，实现淬火应力的消除，确保使用安全。炉冷至温度 低于200°C后，出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢 产品。
[0028] 本发明与现有技术相比具有以下优势：
[0029] 1)本发明以Q235废钢和W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料为主要原料，不加入镍、铌、钴等 昂贵合金元素，具有较低的生产成本；
[0030] 2)本发明材料具有优异的抗高温氧化性能，且材料高温硬度高，高温耐磨性好； [0031] 3)本发明材料还具有优异的力学性能，其中室温硬度达到64~66HRC，550°C的红 硬性达到58HRC以上，冲击韧性大于22J/cm 2;
[0032] 4)本发明材料具有优异的耐磨性，用于制造线材乳机导辊，使用寿命比高镍铬合 金钢导辊提高5~6倍，用于制造乳钢机板带乳辊，使用寿命比高碳高钒高速钢乳辊提高 40%以上，生成成本降低30%以上。
【具体实施方式】
[0033]以下结合实施例对本发明做进一步详述，但本发明并不限于以下实施例。
[0034] 实施例1:
[0035] 含铝高硼高速钢采用500公斤中频感应电炉熔炼，以Q235废钢和W6Mo5Cr4V2Al高 速钢废料为主要原料，另外加入适量硼铁、碳素铬铁、稀土硅铁和多元铝铁合金，本发明具 体制备工艺步骤如下：
[0036]①、采用质量分数47%的Q235废钢(Q235废钢的化学成分质量分数为：0.19%C， 0.48%]^，0.24%5丨，0.037%5,0.031%?，余量为卩6)、35.4%的161〇504￥2厶1高速钢废料 (W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料的化学组成及其质量分数为：1.09 % C，0.28 %Mn，0.026 %P， 0.014%S，0.51%Si，3.99%Cr，1.76%V，6.15%W，5.02%Mo,0.97%Al，余量为 Fe)、2.6% 的硼铁(硼铁的化学成分质量分数为：19.08%B，0.29%C，1.36%Si，0.38%Al，0.008%S， 0.047 %P，余量Fe)、6.4%的碳素铬铁（碳素铬铁的化学成分质量分数为：65.04%Cr， 7.93%(：，2.39%31，0.020%3,0.031%?，余量为?6)、1.8%的稀土硅铁(稀土硅铁的化学成 分质量分数为：28.43%1^，39.54%5丨，2.08%]\111，3.75%〇3，1.24%11，余量为？6)和6.8% 的多元铝铁合金（多元铝铁合金的化学成分质量分数为：42.38 % Al，0.34 % C，3.10 % Si， 0.62%Mn，1.86%Ca，2.49%Ba，2.66%N，3.64%Ti，0.009%S，0.024%P,余量 Fe)配料； [0037] ②先将质量分数47 %的Q235废钢、35 · 4%的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料和6 · 4%的 碳素铬铁在500公斤中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1582Γ时，加入质量分 数1.3%的多元铝铁合金，然后将钢水温度升至1613Γ，然后依次加入质量分数2.6%的硼 铁和1.8%的稀土硅铁，并将钢水温度升至1641Γ，然后将钢水出炉到钢包，钢包底部预先 放置了经460 °C预热2小时的质量分数5.5 %的多元错铁合金；
[0038] ③钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1452°C时，浇入铸型，钢水在铸型中 凝固后当温度降至500°C以下时开箱空冷导辊铸件，清理浇冒口，对导辊铸件进行粗加工， 并将粗加工后的导辊铸件入炉加热至1120°C，保温3小时后，以12~16°C/分钟的冷却速度 冷至380~420°C，重新入炉加热至590°C，保温10小时后，炉冷至温度低于200°C后，出炉空 冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢导辊产品，其力学性能 见表1。
[0039] 实施例2:
[0040] 含铝高硼高速钢采用500公斤中频感应电炉熔炼，以Q235废钢和W6Mo5Cr4V2Al高 速钢废料为主要原料，另外加入适量硼铁、碳素铬铁、稀土硅铁和多元铝铁合金，本发明具 体制备工艺步骤如下：
[0041 ]①、采用质量分数46%的Q235废钢(Q235废钢的化学成分质量分数为：0.15%C， 0 · 38 %Mn，0 · 29 % Si，0 · 046 % S，0 · 044 %P，余量为Fe)、36 · 2 % 的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料 (W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料的化学组成及其质量分数为：1.08%C，0.39%Mn，0.018%P， 0.025%5,0.24%51，3.81%0,2.10%￥，5.56%￥，5.47%]?〇,0.83%厶1，余量为卩6)、2.5% 的硼铁(硼铁的化学成分质量分数为:20.93%B，0.21%C，1.05%Si，0.18%Al，0.006%S， 0.071 %P，余量Fe)、6.5 %的碳素铬铁（碳素铬铁的化学成分质量分数为：62.15%Cr， 7.02%(：，3.49%3丨，0.017%3,0.033%?，余量为?6)、2.2%的稀土硅铁(稀土硅铁的化学成 分质量分数为：27.08%1^，38.06%5丨，2.16%]\111，4.07%03,2.54%11，余量为？6)和6.6% 的多元铝铁合金（多元铝铁合金的化学成分质量分数为：43.85 % Al，0.20 % C，2.06 % Si， 0.51%Mn，1.99%Ca，2.06%Ba，2.95%N，3.27%Ti，0.009%S，0.027%P,余量 Fe)配料； [0042] ②先将质量分数46 %的Q235废钢、36.2 %的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料和6.5 %的 碳素铬铁在500公斤中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1597 °C时，加入质量分 数1.2%的多元铝铁合金，然后将钢水温度升至1629°C，然后依次加入质量分数2.5%的硼 铁和2.2%的稀土硅铁，并将钢水温度升至1651°C，然后将钢水出炉到钢包，钢包底部预先 放置了经420 °C预热3小时的质量分数5.4 %的多元错铁合金；
[0043] ③钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1477°C时，浇入铸型，钢水在铸型中 凝固后当温度降至500°C以下时开箱空冷导辊铸件，清理浇冒口，对导辊铸件进行粗加工， 并将粗加工后的导辊铸件入炉加热至1160°C，保温2小时后，以12~16°C/分钟的冷却速度 冷至410~450°C，重新入炉加热至560°C，保温12小时后，炉冷至温度低于200°C后，出炉空 冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢导辊产品，其力学性能 见表1。
[0044] 实施例3:
[0045] 含铝高硼高速钢采用1000公斤中频感应电炉熔炼，以Q235废钢和W6Mo5Cr4V2Al高 速钢废料为主要原料，另外加入适量硼铁、碳素铬铁、稀土硅铁和多元铝铁合金，本发明具 体制备工艺步骤如下：
[0046]①、采用质量分数48%的Q235废钢(Q235废钢的化学成分质量分数为：0.21 %C， 0·64%Μη，0· 18%5丨，0.038%5,0.034%卩，余量为卩6)、34%的161〇504￥2厶1高速钢废料 (W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料的化学组成及其质量分数为：1.19%C，0.16%Mn，0.024%P， 0.023%5,0.55%51，4.35%0，1.76%￥，6.74%￥，4.53%]?〇，1.18%厶1，余量为卩6)、2.8% 的硼铁(硼铁的化学成分质量分数为：19.02%B，0.47%C，1.51%Si，0.28%Al，0.004%S， 0.058%?，余量？ 6)、6.2%的碳素铬铁（碳素铬铁的化学成分质量分数为：62.17%&， 8.48%(：，2.09%31，0.021%3,0.028%?，余量为?6)、2.0%的稀土硅铁(稀土硅铁的化学成 分质量分数为：27.15%RE，39.10%Si，2.85%Mn，4.19%Ca，2.32%Ti，余量为 Fe)和 7.0% 的多元铝铁合金（多元铝铁合金的化学成分质量分数为:43.14 % Al，0.32 % C，2.83 % Si， 0.76%Mn，1.94%Ca，2.07%Ba，2.84%N，3.21%Ti，0.009%S，0.021%P,余量 Fe)配料； [0047] ②先将质量分数48 %的Q235废钢、34 %的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料和6.2 %的碳 素铬铁在1000公斤中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1591Γ时，加入质量分 数1.5%的多元铝铁合金，然后将钢水温度升至1618Γ，然后依次加入质量分数2.8%的硼 铁和2%的稀土硅铁，并将钢水温度升至1647Γ，然后将钢水出炉到钢包，钢包底部预先放 置了经450 °C预热3小时的质量分数5.5 %的多元错铁合金；
[0048] ③钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1463°C时，浇入铸型，钢水在铸型中 凝固后当温度降至500°C以下时开箱空冷乳辊铸件，清理浇冒口，对乳辊铸件进行粗加工， 并将粗加工后的乳辊铸件入炉加热至1150°C，保温3小时后，以12~16°C/分钟的冷却速度 冷至390~420°C，重新入炉加热至580°C，保温11小时后，炉冷至温度低于200°C后，出炉空 冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢乳辊产品，其力学性能 见表1。
[0049]表1含铝高硼高速钢材料力学性能
[0051 ] 本发明材料以Q235废钢和W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料为主要原料，不加入镍、铌、钴 等昂贵合金元素，具有较低的生产成本。本发明材料具有优异的抗高温氧化性能，且材料高 温硬度高，550°C的红硬性达到58HRC以上，高温耐磨性好，用于制造线材乳机导辊，使用寿 命比高镍铬合金钢导辊提高5~6倍，用于制造乳钢机板带乳辊，使用寿命比高碳高钒高速 钢乳辊提高40%以上，生成成本降低30%以上。推广应用本发明材料具有良好的经济和社 会效益。
【主权项】
1. 一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： ① 采用质量分数45~48%的Q235废钢、34~37%的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料、2.5~ 2.8%的硼铁、6.2~6.5%的碳素铬铁、1.8~2.2%的稀土硅铁和6.6~7.0%的多元铝铁合 金配料； ② 先将质量分数45~48 %的Q235废钢、34~37 %的W6Mo5Cr4V2Al高速钢废料和6.2~ 6.5 %的碳素铬铁在中频感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1580~1600 °C时，加入 部分多元铝铁合金，其质量分数1.2~1.5%，然后将钢水温度升至1610~1630 °C，然后依次 加入质量分数2.5~2.8%的硼铁和1.8~2.2%的稀土硅铁，并将钢水温度升至1640~1655 °C，然后将钢水出炉到钢包，钢包底部预先放置了经420~460°C预热2~3小时的剩余的质 量分数5.4~5.7%的多元错铁合金，两次总加入的多元错铁合金总质量分数为6.6~ 7.0% ； ③ 钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1450~1478 °C时，浇入铸型，钢水在铸型 中凝固后当温度降至500°C以下时开箱空冷铸件，清理浇冒口，对铸件进行粗加工，并将粗 加工后的铸件入炉加热至1120~1160 °C，保温2~3小时后，以12~16°C/分钟的冷却速度冷 至380~450 °C，重新入炉加热至560~590 °C，保温10~12小时后，炉冷至温度低于200 °C后， 出炉空冷至室温，最后精加工至规定尺寸和精度，即可获得含铝高硼高速钢产品。2. 按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，Q235废钢的化 学成分质量分数为：0.14~0.22%C，0.30~0·65%Μη，彡0.30%SK0.050%S，<0.045% P，余量为Fe。3. 按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，W6Mo5Cr4V2Al 高速钢废料的化学组成及其质量分数为：1.05-1.2 %C，0.15-0.4 %Mn，彡0.03 %P，彡 0.03%S,0.2-0.6%Si,3.8-4.4%Cr,1.75-2.2%V,5.5-6.75%ff,4.5-5.5%Mo,0.8-1.2% A1，余量为Fe。4. 按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，硼铁的化学成 分质量分数为：19.0~21·0%Β,彡0.5%C,彡2%Si,彡0·5%Α1,彡0.01%S,彡0·1%Ρ,余量 Fe〇5. 按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，碳素铬铁的化 学成分质量分数为:62.0~68.0%Cr，7.0~8.5%C，2.0~3.5%Si，<0.03%S，<0.04%P， 余量为Fe。6. 按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，稀土硅铁的化 学成分质量分数为：27.0~30.0%1^，38.0~42.0%51，〈3.0%]\111，〈5.0%〇3，〈3.0%11，余 量为Fe。7. 按照权利要求1所述的一种含铝高硼高速钢的制备方法，其特征在于，多元铝铁合金 的化学成分质量分数为:41.0~44.0%Al，〈0.35%C，2.0~3.5%Si，〈0.8%Mn，1.5~2.0% 。&，2.0~2.5%8&，2.6~3.0%13.2~3.8%11，〈0.02%5，〈0.03%?，余量卩6。8. 按照权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的含铝高硼高速钢。
【文档编号】C22C33/00GK106086587SQ201610411970
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月14日 公开号201610411970.X, CN 106086587 A, CN 106086587A, CN 201610411970, CN-A-106086587, CN106086587 A, CN106086587A, CN201610411970, CN201610411970.X
【发明人】符寒光, 李荟, 符定梅, 雷永平, 汪长安
【申请人】北京工业大学