一种高强度耐磨铸钢及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铸钢加工技术领域，具体是一种高强度耐磨铸钢及其制备工艺。
【背景技术】
[0002]煤矿机械设备井下工作环境恶劣，大多数是在高速、重载、振动、冲击、摩擦的工况下工作，磨损、断裂是煤机设备失效的主要形式，而且井下空气潮湿，并含有SO2、H2S、N0等有害气体，多数机械直接暴露在空气中，空气腐蚀又加剧了零部件的磨损、断裂失效，这种严酷的工作条件对材料性能提出了很高的要求。
[0003]现行的耐磨铸钢主要有高锰钢和低合金钢。高锰钢的最大特点是:初始硬度较低，在较大的冲击载荷或接触应力作用下，表面层能迅速产生加工硬化，内部则仍保持有良好的韧性，因此具有良好的耐磨性。但是，在冲击载荷或接触应力不太高的场合，短时间内得不到充分的加工硬化，致使高锰钢的耐磨特性得不到充分发挥，因而使用寿命较短。加工工艺复杂，生产制造成本高。采用多元合金化的低合金钢经过适当的热处理，可以获得高强度高硬度与一定的韧性配合，耐磨性能优良。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种高强度耐磨铸钢及其制备工艺，克服了现有技术的不足，生产工艺简单，质量稳定，耐磨性性能较好，得到的铸钢具有较高的硬度与韧性，可广泛应用于各种磨损率高的工件，制造各种形状复杂的耐磨铸钢件。
[0005]本发明提供如下技术方案:
[0006]—种高强度耐磨铸钢及其制备工艺，由以下化学成分按重量百分比组成:碳0.52-1.15%、锰0.25-42%、硅1.3-1.6%、铬1.6-2.5%、钼2.1-2.4%、镍1.3-1.8%、铜1.2-1.8%、硼0.08-0.17%、磷 <0.004%、硫 <0.003%、其余为铁。
[0007]—种如权利要求1所述的高强度耐磨铸钢及其制备工艺，包括以下步骤:
[0008](I)将配料碳钢加入炼钢炉中加热熔化形成钢液，取样并对上述钢液中的碳、锰、硅、铬、钼、铜和镍元素进行含量分析，然后根据需要向所述钢液中加入配料锰铁合金、硅铁合金、络铁合金、钼铁合金、镍铁合金和铜；
[0009](2)当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1580_1600°C依次加入金属铝，预热过的硅铁、硼铁和钛铁，然后将钢水升温至1610-1630°C后出炉，并将钢水注入浇包；
[0010](3)将浇注得到的铸件经开箱、清砂后进行热处理，再依次进行奥氏体化处理和等温淬火处理，出炉空冷，即得到所述耐磨铸钢。
[0011]所述步骤(2)中金属铝加入量是炉内钢水质量分数的1.5-2.2%，硅铁加入量是炉内钢水质量分数的0.8-1.2%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的5.5-6.5%，钛铁加入量是炉内钢水质量分数的0.2-0.3%。
[0012]所述步骤(3)中奥氏体化处理的温度为920°C，时间为40分钟，所述等温淬火处理的温度为330°C，时间为90分钟。
[0013]与已有技术相比，本发明的有益效果:本发明的耐磨铸钢克服了现有技术的不足，生产工艺简单，质量稳定，耐磨性性能较好，得到的铸钢具有较高的硬度与韧性，可广泛应用于各种磨损率高的工件，制造各种形状复杂的耐磨铸钢件。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]实施例1一种高强度耐磨铸钢及其制备工艺，由以下化学成分按重量百分比组成:碳0.52%、锰0.25%、硅1.3%、铬1.6%、钼2.1%、镍1.3%、铜1.2%、硼0.08%、磷 <0.004%、硫 <0.003%、其余为铁。
[0016]—种如权利要求1所述的高强度耐磨铸钢及其制备工艺，包括以下步骤:
[0017](I)将配料碳钢加入炼钢炉中加热熔化形成钢液，取样并对上述钢液中的碳、锰、硅、铬、钼、铜和镍元素进行含量分析，然后根据需要向所述钢液中加入配料锰铁合金、硅铁合金、络铁合金、钼铁合金、镍铁合金和铜；
[0018](2)当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1580_1600°C依次加入金属铝，预热过的硅铁、硼铁和钛铁，然后将钢水升温至1610-1630°C后出炉，并将钢水注入浇包；
[0019](3)将浇注得到的铸件经开箱、清砂后进行热处理，再依次进行奥氏体化处理和等温淬火处理，出炉空冷，即得到所述耐磨铸钢。
[0020]所述步骤(2)中金属铝加入量是炉内钢水质量分数的1.5-2.2%，硅铁加入量是炉内钢水质量分数的0.8-1.2%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的5.5-6.5%，钛铁加入量是炉内钢水质量分数的0.2-0.3%。
[0021]所述步骤(3)中奥氏体化处理的温度为920°C，时间为40分钟，所述等温淬火处理的温度为330°C，时间为90分钟。
[0022]实施例2—种高强度耐磨铸钢及其制备工艺，由以下化学成分按重量百分比组成:碳1.15%、锰42%、硅1.6%、铬2.5%、钼2.4%、镍1.8%、铜1.8%、硼0.17%、磷 <0.004%、硫<0.003%、其余为铁。
[0023]—种如权利要求1所述的高强度耐磨铸钢及其制备工艺，包括以下步骤:
[0024](I)将配料碳钢加入炼钢炉中加热熔化形成钢液，取样并对上述钢液中的碳、锰、硅、铬、钼、铜和镍元素进行含量分析，然后根据需要向所述钢液中加入配料锰铁合金、硅铁合金、络铁合金、钼铁合金、镍铁合金和铜；
[0025](2)当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1580_1600°C依次加入金属铝，预热过的硅铁、硼铁和钛铁，然后将钢水升温至1610-1630°C后出炉，并将钢水注入浇包；
[0026](3)将浇注得到的铸件经开箱、清砂后进行热处理，再依次进行奥氏体化处理和等温淬火处理，出炉空冷，即得到所述耐磨铸钢。
[0027]所述步骤(2)中金属铝加入量是炉内钢水质量分数的1.5-2.2%，硅铁加入量是炉内钢水质量分数的0.8-1.2%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的5.5-6.5%，钛铁加入量是炉内钢水质量分数的0.2-0.3%。
[0028]所述步骤(3)中奥氏体化处理的温度为920°C，时间为40分钟，所述等温淬火处理的温度为330°C，时间为90分钟。
[0029]实施例3—种高强度耐磨铸钢及其制备工艺，由以下化学成分按重量百分比组成:碳0.86%、锰0.34%、硅1.5%、铬1.8%、钼2.2%、镍1.5%、铜1.5%、硼0.12%、磷 <
0.004%、硫 <0.003%、其余为铁。
[0030]—种如权利要求1所述的高强度耐磨铸钢及其制备工艺，包括以下步骤:
[0031](I)将配料碳钢加入炼钢炉中加热熔化形成钢液，取样并对上述钢液中的碳、锰、硅、铬、钼、铜和镍元素进行含量分析，然后根据需要向所述钢液中加入配料锰铁合金、硅铁合金、络铁合金、钼铁合金、镍铁合金和铜；
[0032](2)当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1580_1600°C依次加入金属铝，预热过的硅铁、硼铁和钛铁，然后将钢水升温至1610-1630°C后出炉，并将钢水注入浇包；
[0033](3)将浇注得到的铸件经开箱、清砂后进行热处理，再依次进行奥氏体化处理和等温淬火处理，出炉空冷，即得到所述耐磨铸钢。
[0034]所述步骤(2)中金属铝加入量是炉内钢水质量分数的1.5-2.2%，硅铁加入量是炉内钢水质量分数的0.8-1.2%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的5.5-6.5%，钛铁加入量是炉内钢水质量分数的0.2-0.3%。
[0035]所述步骤(3)中奥氏体化处理的温度为920°C，时间为40分钟，所述等温淬火处理的温度为330°C，时间为90分钟。
[0036]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于所述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是所述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种高强度耐磨铸钢及其制备工艺，其特征在于，由以下化学成分按重量百分比组成:碳0.52-1.15%、锰0.25-42%、硅1.3-1.6%、铬1.6-2.5%、钼2.1-2.4%、镍1.3-1.8%、铜1.2-1.8%、硼0.08-0.17%、磷 <0.004%、硫 <0.003%、其余为铁。2.—种如权利要求1所述的高强度耐磨铸钢及其制备工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)将配料碳钢加入炼钢炉中加热熔化形成钢液，取样并对上述钢液中的碳、锰、硅、铬、钼、铜和镍元素进行含量分析，然后根据需要向所述钢液中加入配料锰铁合金、硅铁合金、络铁合金、钼铁合金、镍铁合金和铜； (2)当上述多元合金铸钢的钢水温度达到1580-1600°C依次加入金属铝，预热过的硅铁、硼铁和钛铁，然后将钢水升温至1610-1630°C后出炉，并将钢水注入浇包； (3)将浇注得到的铸件经开箱、清砂后进行热处理，再依次进行奥氏体化处理和等温淬火处理，出炉空冷，即得到所述耐磨铸钢。3.根据权利要求1或2所述的一种高强度耐磨铸钢及其制备工艺，其特征在于:所述步骤(2)中金属铝加入量是炉内钢水质量分数的1.5-2.2%，硅铁加入量是炉内钢水质量分数的0.8-1.2%，硼铁加入量是炉内钢水质量分数的5.5-6.5%，钛铁加入量是炉内钢水质量分数的0.2-0.3%。4.根据权利要求1或2所述的一种高强度耐磨铸钢及其制备工艺，其特征在于:所述步骤(3)中奥氏体化处理的温度为920°C，时间为40分钟，所述等温淬火处理的温度为330°C，时间为90分钟。
【专利摘要】本发明公开了一种高强度耐磨铸钢及其制备工艺，由以下化学成分按重量百分比组成：碳0.52-1.15％、锰0.25-42％、硅1.3-1.6％、铬1.6-2.5％、钼2.1-2.4％、镍1.3-1.8％、铜1.2-1.8％、硼0.08-0.17％、磷≤0.004％、硫≤0.003％、其余为铁。与已有技术相比，本发明的耐磨铸钢克服了现有技术的不足，生产工艺简单，质量稳定，耐磨性能较好，得到的铸钢具有较高的硬度与韧性，可广泛应用于各种磨损率高的工件，制造各种形状复杂的耐磨铸钢件。
【IPC分类】C22C38/16, C22C38/08, C22C38/12, C22C38/18, C21D1/20, C22C38/04, C22C33/06, C22C38/02
【公开号】CN105543688
【申请号】CN201610025520
【发明人】梅百荣
【申请人】铜陵百荣新型材料铸件有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月13日