一种中合金高强度马氏体钢及制备方法技术

本发明专利技术针对现有技术中常用衬板材质高锰钢存在的问题，提供了一种中合金高强度马氏体钢及制备方法，属于选矿设备技术领域。本发明专利技术钢种的化学成分重量百分比为：C 0.45％～0.60％；Si 1.4％～1.7％；Cr 3.0％～5.0％；Mn 1.4％～1.8％；Mo 0.4％～0.8％；B 0.002％～0.005％；Ni 1.0％～1.5％；余量为铁及不可避免杂质。本发明专利技术通过合理的成分设计和热处理工艺设计提供一种性能优异、工艺简单、性价比高的圆锥破碎机衬板材料。该材料能够提高圆锥破碎机衬板的使用寿命，降低衬板采购成本，节约更换衬板的工时，从而获得较高经济效益。

A medium alloy high strength martensitic steel and its preparation method

The present invention provides a medium alloy high strength martensitic steel and a preparation method, which belongs to the technical field of mineral processing equipment, in view of the problems of high manganese steel commonly used as lining material in the prior art. The chemical composition weight percentage of the steel is: C 0.45%-0.60%; Si 1.4%-1.7%; Cr 3.0%-5.0%; Mn 1.4%-1.8%; Mo 0.4%-0.8%; B 0.002%-0.005%; Ni 1.0%-1.5%; the remainder is iron and inevitable impurities. The invention provides a cone crusher liner material with excellent performance, simple process and high cost performance ratio through reasonable composition design and heat treatment process design. The material can improve the service life of the lining plate of cone crusher, reduce the purchase cost of the lining plate, save the man-hour of replacing the lining plate, and thus achieve higher economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种中合金高强度马氏体钢及制备方法
本专利技术属于选矿设备
，特别涉及一种中合金高强度马氏体钢及制备方法。
技术介绍
圆锥破碎机的衬板，一般采用高锰钢及改性高锰钢、碳合金钢和含铬铸铁，国内衬板应用最为广泛的是高锰钢。在强烈冲击负荷下，一般通过在高锰钢表面形成硬化层来增强其耐磨性。但是在细破阶段，由于冲击载荷较小，高锰钢的加工硬化效应无法充分发生，在此情况下高锰钢并不耐磨。矿山用圆锥破碎机衬板的使用工况条件恶劣，既受冲击又受磨损。国内外近年圆锥破碎机中现用各种材质衬板使用寿命均不理想。常用衬板材质高锰钢以及超高锰钢韧性有余，硬度、耐磨、耐腐蚀性不足；高铬铸铁耐磨性好，但韧性不足；以致衬板的使用寿命很短。目前矿石品位降低、硬度增加，因此对衬板的强度、硬度要求也随之增加。故需要衬板在足够的韧性下得到较高的强度和硬度，才能保证寿命。一般认为理想材质的韧性需达到50J/cm2，抗拉强度达到1700MPa以上，硬度达到HRC50以上。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中常用衬板材质高锰钢存在的问题，提供了一种中合金高强度马氏体钢及制备方法。本专利技术通过合理的成分设计和热处理工艺设计提供一种性能优异、工艺简单、性价比高的圆锥破碎机衬板材料。该钢种能够提高圆锥破碎机衬板的使用寿命，降低衬板采购成本，节约更换衬板的工时，从而获得较高经济效益。本专利技术的技术方案之一为，一种中合金高强度马氏体钢，其化学成分的重量百分比为：C0.45％～0.60％；Si1.4％～1.7％；Cr3.0％～5.0％；Mn1.4％～1.8％；Mo0.4％～0.8％；B0.002％～0.005％；Ni1.0％～1.5％；余量为铁及不可避免杂质。进一步的，所述马氏体钢金相组织中由体积百分比为90％～95％马氏体和5％～10％的残余奥氏体组成。本专利技术的技术方案之二为，上述一种中合金高强度马氏体钢的制备方法，包括如下步骤：1)将化学成分的重量百分比为：C0.45％～0.60％、Si1.4％～1.7％、Cr3.0％～5.0％、Mn1.4％～1.8％、Mo0.4％～0.8％、B0.002％～0.005％、Ni1.0％～1.5％、余量为铁及不可避免杂质的钢液于1480～1500℃时浇注入模具中；2)将模具自然冷却2～3h，然后取出铸件；3)对铸件进行热处理(热处理路线图见图1)；所述热处理工艺为扩散退火+淬火+回火：以40～60℃/h的速度将铸件从常温加热到600～650℃，保温1～2h，再以80～120℃/h的速度加热到1200～1250℃，保温5～10h，再炉冷至室温；再以40～60℃/h的速度将铸件从常温加热到450～550℃，保温1～2h，再以80～120℃/h的速度加热到900～950℃，保温3～6h，之后水淬或空淬；回火温度为200～300℃，保温4～8h，回火后取铸件空冷即可。上述方法制备的马氏体钢金相组织中由体积百分比为90％～95％马氏体和5％～10％的残余奥氏体组成。本专利技术的技术方案之三为，上述中合金高强度马氏体钢的应用，用做圆锥破碎机的衬板。经检测，上述方法制备的马氏体钢抗拉强度达到1800MPa以上，屈服强度达到1400MPa以上；硬度达到53～58HRC；冲击韧性可达100J/cm2～200J/cm2。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：1、本专利技术应用了合适的扩散退火工艺，使衬板的合金元素分布均匀，充分发挥了各种合金元素的作用，性能优异，淬透性强，生产工艺易操作，在较大的冷速范围内(空淬、水淬均可)均可得到满足要求的马氏体+残余奥氏体组织。2、本专利技术的马氏体钢抗拉强度达到1800MPa以上，屈服强度达到1400MPa以上，达到超高强度钢的要求。3、本专利技术的马氏体钢整体硬度可以均匀达到53～58HRC。4、本专利技术的马氏体钢冲击韧性可达100J/cm2～200J/cm2。5、本专利技术的马氏体钢强度和硬度方面有较大优势，从而有较高的耐磨性，且性价比具有一定优势。附图说明图1、本专利技术热处理工艺的路线图；图2、实施例3中制备的马氏体钢的金相组织图。具体实施方式实施例11)将化学成分的重量百分比为：C0.45％、Si1.4％、Cr3.0％、Mn1.4％、Mo0.4％、B0.002％、Ni1.0％、余量为铁及不可避免杂质的原料在真空感应炉或电弧炉中加热熔化，同时进行脱硫、脱氧、检测并调整化学元素成分含量，在钢液温度为1550～1600℃出钢，并控制钢液在1480～1500℃时浇注入模具中；2)将模具自然冷却2h，然后取出铸件；3)对铸件进行热处理；所述热处理工艺为扩散退火+淬火+回火：以60℃/h的速度将铸件从常温加热到650℃，保温2h，再以120℃/h的速度加热到1250℃，保温10h，再炉冷至室温；再以60℃/h的速度将铸件从常温加热到550℃，保温2h，再以120℃/h的速度加热到950℃，保温6h，之后水淬；回火温度为300℃，保温8h，回火后取铸件空冷即可。上述马氏体钢金相组织由体积百分比为90.3％马氏体和9.7％的残余奥氏体组成。经检测，上述方法制备的马氏体钢抗拉强度达到1861MPa，屈服强度达到1416MPa；硬度达到53.7HRC；冲击韧性可达203.7J/cm2。实施例21)将化学成分的重量百分比为：C0.52％、Si1.55％、Cr4.0％％、Mn1.6％、Mo0.6％、B0.004％、Ni1.25％、余量为铁及不可避免杂质的原料在真空感应炉或电弧炉中加热熔化，同时进行脱硫、脱氧、检测并调整化学元素成分含量，在钢液温度为1550～1600℃出钢，并控制钢液在1480～1500℃时浇注入模具中；2)将模具自然冷却2.5h，然后取出铸件；3)对铸件进行热处理；所述热处理工艺为扩散退火+淬火+回火：以50℃/h的速度将铸件从常温加热到625℃，保温1.5h，再以100℃/h的速度加热到1225℃，保温7.5h，再炉冷至室温；再以50℃/h的速度将铸件从常温加热到475℃，保温1.5h，再以100℃/h的速度加热到925℃，保温4.5h，之后空淬；回火温度为250℃，保温6h，回火后取铸件空冷即可。上述马氏体钢金相组织由体积百分比为91.6％马氏体和8.4％的残余奥氏体组成。经检测，上述方法制备的马氏体钢抗拉强度达到1951MPa，屈服强度达到1441MPa；硬度达到54.0HRC；冲击韧性可达181.6J/cm2。实施例31)将化学成分的重量百分比为：C0.60％、Si1.7％、Cr5.0％、Mn1.8％、Mo0.8％、B0.005％、Ni1.5％、余量为铁及不可避免杂质的原料在真空感应炉或电弧炉中加热熔化，同时进行脱硫、脱氧、检测并调整化学元素成分含量，在钢液温度为1550～1600℃出钢，并控制钢液在1480～1500℃时浇注入模具中；2)将模具自然冷却3h，然后取出铸件；3)对铸件进行热处理；所述热处理工艺为扩散退火+淬火+回火：以40℃/h的速度将铸件从常温加热到600℃，保温1h，再以80℃/h的速度加热到1200℃，保温5h，再炉冷至室温；再以40℃/h的速度将铸件从常温加热到450℃，保温1h，再以80℃/h的速度加热到900℃，保温3h，之后水淬；回火温度为200℃，保温4h，回火后取铸件空冷即可。上述马氏体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中合金高强度马氏体钢，其特征在于，其化学成分的重量百分比为：C 0.45％～0.60％；Si 1.4％～1.7％；Cr 3.0％～5.0％；Mn 1.4％～1.8％；Mo 0.4％～0.8％；B 0.002％～0.005％；Ni 1.0％～1.5％；余量为铁及不可避免杂质；所述马氏体钢金相组织中由体积百分比为90％～95％马氏体和5％～10％的残余奥氏体组成。

【技术特征摘要】
1.一种中合金高强度马氏体钢，其特征在于，其化学成分的重量百分比为：C0.45％～0.60％；Si1.4％～1.7％；Cr3.0％～5.0％；Mn1.4％～1.8％；Mo0.4％～0.8％；B0.002％～0.005％；Ni1.0％～1.5％；余量为铁及不可避免杂质；所述马氏体钢金相组织中由体积百分比为90％～95％马氏体和5％～10％的残余奥氏体组成。2.权利要求1所述的中合金高强度马氏体钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将化学成分的重量百分比为：C0.45％～0.60％、Si1.4％～1.7％、Cr3.0％～5.0％、Mn1.4％～1.8％、Mo0.4％～0.8％、B0.002％～0.005％、Ni1.0％～1.5％、余量为铁及不可避免杂质的钢液于1480～1500℃时浇注入模具中；2)将模具自然冷却2～3h，然后取出铸件；3)对铸件进行热处理，所述热处理工艺为扩散退火+淬...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洪军，回建，李东，石博强，张皓，汤佳琛，
申请(专利权)人：鞍钢集团矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21