一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法，该不锈钢、由C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Mo、W和Fe组份组成；所述制备方法为感应炉炼钢的精炼时间控制在15～30min，出钢温度控制在1600～1620℃，出钢前5～7min加钛线；在出完钢后镇静3～8min，再开始浇注；轧制的开轧温度控制在1200～1250℃，终轧温度控制在900～920℃，轧后堆冷；热处理过程中，退火预处理的温度控制在820～840℃，随炉冷却至室温；淬火的温度控制在1120～1160℃，出炉空冷；回火的温度控制在150～250℃，出炉空冷。
【专利说明】一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法。【背景技术】
[0002]挖掘机铲斗的性能直接决定着铲斗的使用寿命，是工程机械车辆行业最重要的钢种之一。铲斗的工作环境非常恶劣，对铲斗的性能提出严格的要求:铲刀刃铲入物料如矿石、沙、煤等时，直接与物料发生强烈摩擦和撞击，除要求铲斗具有足够的硬度和耐磨性，以抵挡磨损，还需要钢板具有较高的韧性，以防止钢板变形和断裂；同时由于铲刀刃板一般是焊接在铲斗上使用，对铲刀刃用钢的焊接性能有着严格的要求。
[0003]目前铲刀刃上使用的钢种较多，除耐磨钢匪360、NM400系列和1E0921系列外，还有的厂家直接使用Q345或16Mn等普通钢。近年来由于工程机械车辆行业竞争日益激烈，各厂家均对铲刀刃用钢性价比提出了严格的要求:既要求铲刀刃用钢性能良好，以保证铲斗具有较长的使用寿命；又要求铲斗价格不能太高，以降低企业的生产成本。在这种情况下，Q345和16Mn等普通钢由于耐磨性能太差，已基本被淘汰。
[0004]此外，由于铲斗直接与沙石等物料接触，并且接触时由于较大的摩擦力将使铲斗表面升温，当沙石中含有一定的水分时，将使采用上述常规材料制备的铲斗的表面产生锈蚀破坏，而且锈蚀层在下次使用时也将被摩擦掉，从而再次裸露新的表面，然后再次发生锈蚀，依次循环，将大大降低铲斗的使用寿命，因此，亟需研究一种满足铲斗使用要求的不锈钢材料，以替代现有铲斗的材料，以提高其使用性能，并大幅延长铲斗的使用寿命。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法，该方法制备的不锈钢材料除了具有不锈钢防腐蚀`的特点外，还要满足铲斗耐磨、表面硬度高，具有一定的韧性，并且具有较好的焊接性能。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法，该不锈钢以重量百分数计由下列组份组成:C:0.30 ~0.40%, Si:0.60 ~0.80%,Mn:0.70 ~0.90%,P:≤ 0.030%, S..( 0.010%, Cr:13.0 ~15.0%, Nb:0.10 ~0.30%,Mo:0.20 ~0.40%, W:0.50 ~1.50%，余量为 Fe 和不可避免的杂质；所述制备方法包括感应炉炼钢、浇注、轧制、堆冷和热处理，具体为:所述感应炉炼钢的精炼时间控制在15~30min，出钢温度控制在1600~1620°C，出钢前5~7min加钛线；在出完钢后镇静3~8min，再开始浇注；轧制的开轧温度控制在1200~1250°C，终轧温度控制在900~920°C，轧后堆冷；热处理过程中，退火预处理的温度控制在820~840°C，随炉冷却至室温；淬火的温度控制在1120~1160°C，出炉空冷；回火的温度控制在150~250°C，出炉空冷，最终获得成品。
[0008]本发明的不锈钢中各合金成分含量限定的原因及效果如下:
[0009]碳(C)是决定钢硬度和强度的主要元素，促进形成碳化物和提高淬火马氏体中的固溶碳量增加其畸变度，随着C含量的增加，钢的强度、硬度增加，而钢的塑性和韧性下降。由于要求材料具有良好的硬度，所以C含量不宜太低，但是如果C含量过高，将形成粗大的脆性共晶碳化物，使钢材加工时易开裂，并且做成铲斗时极易崩口。将C含量目标值控制在0.20~0.65%范围内，既保障了钢材的良好塑性和韧性，可保证铲斗不崩口，又保持了铲斗的耐磨性。
[0010]硅(Si)主要作为炼钢时的脱氧元素，同时也具有一定的强化作用，但含量高时易促进钢中的碳形成石墨，从而造成钢中的软点存在，。
[0011]锰(Mn)与上述Si—起添加发挥复合脱氧作用，同时也能与钢中的S结合形成MnS，避免Fe与S结合形成低熔点的共晶FeS而产生热脆性。但含量高时无显著的有益作用。
[0012]铬(Cr)是不锈钢的主要元素，其含量需高于13%才具有完全的防锈能力，Cr含量高、耐蚀性高,但含量高时易形成脆性Cr的金属间化合物,并增加成本。
[0013]钨(W)作为强碳化物形成元素，易与C结合形成高熔点的硬质WC质点，增强铲斗的耐用度，而且提高铲斗的抗回火软化能力。
[0014]铌(Nb)是为了形成细小的NbC第二相粒子，阻止钢加热时晶粒长大，保证钢中组织细化、提高强韧性，同时抑制Cr23C6碳化物在钢中晶界上的析出，降低不锈钢的晶间腐蚀敏感性。同时添加Nb还可提高钢焊接性能。
[0015]钥(Mo)能推迟钢淬火冷却时中温转变产物珠光体的转变，从而提高钢产品的淬透性；另外，适量的Mo可有效抑制钢的回火脆性。
[0016]由上述化学组成和制造方法所获得的铲斗用不锈钢具有“隐晶马氏体+粒状碳化物+残余奥氏体”复合组织，而隐晶马氏体和粒状碳化物具有很高的硬度，可充分保证耐磨性，残余奥氏体具有很高的韧性。经试验证明，本发明的钢具有高硬度、高韧性和很好的耐腐蚀性，适用于制造铲斗。同时本发明的制造方法工艺性能优良，生产操作简单，产品质量易控制，成材率高，成本低。
【具体实施方式】
[0017]实施例一
[0018]一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法，该不锈钢以重量百分数计由下列组份组成:C:0.30%, Si:0.80%, Mn:0.70%, P: ^ 0.030%, S: ^ 0.010%, Cr:15.0%, Nb:0.10%,Mo:0.40%, W:0.50%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括感应炉炼钢、浇注、轧制、堆冷和热处理，具体为:所述感应炉炼钢的精炼时间控制在15min，出钢温度控制在1620°C，出钢前5min加钛线；在出完钢后镇静8min，再开始浇注；轧制的开轧温度控制在1200°C，终轧温度控制在920°C，轧后堆冷；热处理过程中，退火预处理的温度控制在820°C，随炉冷却至室温；淬火的温度控制在1160°C，出炉空冷；回火的温度控制在150°C，出炉空冷，最终获得成品。
[0019]实施例二
[0020]一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法，该不锈钢以重量百分数计由下列组份组成:C:0.40%, Si:0.60%, Mn:0.90%, P: ^ 0.030%, S: ^ 0.010%, Cr:13.0%, Nb:0.30%,Mo:0.20%, W:1.50%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括感应炉炼钢、浇注、轧制、堆冷和热处理，具体为:所述感应炉炼钢的精炼时间控制在30min，出钢温度控制在1600°C，出钢前7min加钛线；在出完钢后镇静3min，再开始浇注；轧制的开轧温度控制在1250°C，终轧温度控制在900°C，轧后堆冷；热处理过程中，退火预处理的温度控制在840°C，随炉冷却至室温；淬火的温度控制在1120°C，出炉空冷；回火的温度控制在250°C，出炉空冷，最终获得成品。
[0021]实施例三
[0022]一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法，该不锈钢以重量百分数计由下列组份组成:C:0.35%, Si:0.70%, Mn:0.80%, P: ^ 0.030%, S: ^ 0.010%, Cr:14.0%, Nb:0.20%,Mo:0.30%, W:1.0%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括感应炉炼钢、浇注、轧制、堆冷和热处理，具体为:所述感应炉炼钢的精炼时间控制在25min，出钢温度控制在1610°C，出钢前6min加钛线；在出完钢后镇静5min，再开始浇注；轧制的开轧温度控制在1225°C，终轧温度控制在910°C，轧后堆冷；热处理过程中，退火预处理的温度控制在830°C，随炉冷却至室温；淬火的温度控制在1140°C，出炉空冷；回火的温度控制在200°C，出炉空冷，最终获得成品。
【权利要求】
1.一种挖掘机铲斗用不锈钢的制备方法，其特征在于，该不锈钢以重量百分数计由下列组份组成:c:0.30 ~0.40%, Si:0.60 ~0.80%, Mn:0.70 ~0.90%, P 0.030%, S:(0.010%, Cr:13.0 ~15.0%, Nb:0.10 ~0.30%, Mo:0.20 ~0.40%, W:0.50 ~1.50%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制备方法包括感应炉炼钢、浇注、轧制、堆冷和热处理，具体为:所述感应炉炼钢的精炼时间控制在15~30min，出钢温度控制在1600~1620°C，出钢前5~7min加钛线；在出完钢后镇静3~8min，再开始浇注；轧制的开轧温度控制在1200~1250°C，终轧温度控制在900~920°C，轧后堆冷；热处理过程中，退火预处理的温度控制在820~840°C，随炉冷却至室温；淬火的温度控制在1120~1160°C，出炉空冷；回火的温度控制在150~250°C，出炉空`冷，最终获得成品。
【文档编号】C21D8/02GK103789635SQ201210422665
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月29日 优先权日:2012年10月29日
【发明者】钱永清 申请人:无锡市锡山区鹅湖镇荡口青荡金属制品厂