一种中碳高铬高硼耐磨钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中碳高铬高硼耐磨钢及其制备方法，制得的耐磨钢的重量百分比含量为0.36‑0.55％的碳、1.50‑3.00％的硅、0.80‑3.00％的锰、＜0.04％的磷、＜0.04％的硫、9.00‑15.00％的铬、0.30‑3.00％的镍、0.10‑1.00％的钼、0.10‑0.50％的钒，0‑1.50％的钨、0.01‑0.10％的钛、0.40‑0.80％的硼、0.10‑0.40％的铜、0.10‑0.30％的铝、0.02‑0.25％的铌、0.02‑0.10％的锆、0.10‑0.50％的铈、0.01‑0.15％的锡、0.001‑0.003％的镁、0.001‑0.15％的钙、0.003‑0.025％的氮、0.001‑0.005％的铼和余量的铁。得到的耐磨钢，硬度高，韧性好且耐磨。

【技术实现步骤摘要】
一种中碳高铬高硼耐磨钢及其制备方法
本专利技术涉及到合金钢制造
，尤其涉及一种中碳高铬高硼耐磨钢及其制备方法。
技术介绍
合金钢是在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。合金钢根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金钢，中合金钢和高合金钢。合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。公开号为CN108220816A，公开日为2018年06月29日的中国专利文献公开了一种低铬抗冲击高温耐磨合金钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学元素成分：碳0.10-0.50％，硅0.4-2.2％，锰0.5-1.5％，磷＜0.04％，硫＜0.04％，铬0.5-3.5％，镍0.2-2.2％，钼0.1-0.7％，硼0-0.2％，铝0.1-0.5％，铈0.2-1.2％，锡0.02-0.20％，钒0-0.8％，钨0.1-1.5％，铜0.05-0.4％，钽0.005-0.020％，钴0.05-0.20％，镐0.05-0.25％，镁0.01-0.04％，钙0.003-0.015％，钛0-0.08％，铌0-0.15％，余量为铁。该专利文献公开的低铬抗冲击高温耐磨合金钢，虽然制得的合金钢能够保证高韧性和抗冲击性能。但是，由于其是以纯马氏体基体作为耐磨材料，虽硬度达到，但耐磨性不足，针对铬铁渣、钢渣的破碎，其耐磨性远远不够。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种中碳高铬高硼耐磨钢及其制备方法，本专利技术采用微碳，碳溶于铁形成固溶体，硬度值范围能够达到HRC57-59；特定的采用中碳高铬高硼以及铼，与其他组分协同作用下，扩大了奥氏体区，通过热处理获得残奥，同时提升高硬度相含量，使成本最小化，保证高耐磨性能，又获得了韧性相，最终制备得到的耐磨钢，硬度高，韧性好且耐磨。本专利技术通过下述技术方案实现：一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于，由以下按重量百分比计的原料组成：所述碳0.36％、硅1.50％、锰0.80％、磷0.01％、硫0.01％、铬9.00％、镍0.30％、钼0.10％、钒0.10％、钛0.01％、硼0.40％、铜0.10％、铝0.10％、铌0.02％、锆0.02％、铈0.10％、锡0.01％、镁0.001％、钙0.001％、氮0.003％、铼0.001％和铁余量。所述碳0.50％、硅2.00％、锰1.80％、磷0.02％、硫0.02％、铬11.00％、镍1.50％、钼0.60％、钒0.30％、钨1.00％、钛0.06％、硼0.60％、铜0.30％、铝0.20％、铌0.15％、锆0.08％、铈0.30％、锡0.11％、镁0.002％、钙0.10％、氮0.005％、铼0.002％和铁余量。所述碳0.55％、硅3.00％、锰3.00％、磷0.03％、硫0.03％、铬15.00％、镍3.00％、钼1.00％、钒0.50％、钨1.50％、钛0.10％、硼0.80％、铜0.40％、铝0.30％、铌0.25％、锆0.10％、铈0.50％、锡0.15％、镁0.003％、钙0.15％、氮0.025％、铼0.005％和铁余量。一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，其特征在于，依次由以下工艺步骤组成：a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：0.36-0.55％的碳、1.50-3.00％的硅、0.80-3.00％的锰、＜0.04％的磷、＜0.04％的硫、9.00-15.00％的铬、0.30-3.00％的镍、0.10-1.00％的钼、0.10-0.50％的钒，0-1.50％的钨、0.01-0.10％的钛、0.40-0.80％的硼、0.10-0.40％的铜、0.10-0.30％的铝、0.02-0.25％的铌、0.02-0.10％的锆、0.10-0.50％的铈、0.01-0.15％的锡、0.001-0.003％的镁、0.001-0.15％的钙、0.003-0.025％的氮、0.001-0.005％的铼和余量的铁；b、配料：选取废铁、废钢、铈稀土和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙和氮的合金；c、熔炼：先将b步骤中的配料放入炉底垫有热石灰的中频炉内，再向中频炉通低电流，中频炉内配料预热后全负荷送电，直至中频炉内配料熔化；d、取样调整：将c步骤中熔化后的配料取样，根据药水或光谱仪分析测出硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的重量百分比含量，并根据a步骤中的工艺目标值对比分析，加入废钢和含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的合金，调整含有硅、锰、铬、镍、钼、钒、钨、钛、铜、铝、铌、锆、锡、镁、钙、铼和氮的含量配比接近工艺目标值，加入石墨调整碳的含量配比接近工艺目标值，在出中频炉前5分钟加入铈稀土，使铈的重量百分比含量达到工艺目标值；e、浇注成型：经d步骤达到工艺目标值后的熔料在温度为1850℃时加入脱氧剂，然后出中频炉；f、热处理：将e步骤浇注成型后的耐磨钢进行扩散球化，淬火，回火即得成品。所述e步骤中的脱氧剂是硅钙包芯线、铝锰铁、钢芯铝或碳化硅。所述f步骤中的扩散球化是指将e步骤浇注成型后的耐磨钢加热至1200℃，并保温1.5小时，然后将温度降到750℃时，保温2.5小时，最后随电阻炉冷却。所述f步骤中的淬火是指将分布于基体上的碳化物经扩散球化后而得到的耐磨钢加热到1130℃时，随即将其空冷。所述f步骤中的回火是指将淬火后的耐磨钢重新加热到250℃并保温3小时，继续加热到350℃并保温3小时，然后继续加热到400℃并保温3小时，最后随电阻炉空冷。本专利技术的有益效果主要表现在以下方面：1、本专利技术，经过无数次实验，最终采用“0.36-0.55％的碳、1.50-3.00％的硅、0.80-3.00％的锰、＜0.04％的磷、＜0.04％的硫、9.00-15.00％的铬、0.30-3.00％的镍、0.10-1.00％的钼、0.10-0.50％的钒，0-1.50％的钨、0.01-0.10％的钛、0.40-0.80％的硼、0.10-0.40％的铜、0.10-0.30％的铝、0.02-0.25％的铌、0.02-0.10％的锆、0.10-0.50％的铈、0.01-0.15％的锡、0.001-0.003％的镁、0.001-0.15％的钙、0.003-0.025％的氮、0.001-0.005％的铼和余量的铁”这种特定的配比，其中采用特定组分和配比的铼,铼可吸氢，防止氢脆，也可脱硫，生成极细化合物，形核、细化晶粒提高韧性；采用特定组分和配比的镍，能细化晶粒，阻碍生成的合金化合物或金属间化合物往晶界偏析；采用特定组分和配比的氮，能够在复杂体钢扎中既可生成极细化合物弥散强化，又可提高韧性提高强度；采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于，由以下按重量百分比计的原料组成：

【技术特征摘要】
1.一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于，由以下按重量百分比计的原料组成：2.根据权利要求1所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于：所述碳0.36％、硅1.50％、锰0.80％、磷0.01％、硫0.01％、铬9.00％、镍0.30％、钼0.10％、钒0.10％、钛0.01％、硼0.40％、铜0.10％、铝0.10％、铌0.02％、锆0.02％、铈0.10％、锡0.01％、镁0.001％、钙0.001％、氮0.003％、铼0.001％和铁余量。3.根据权利要求1所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于：所述碳0.50％、硅2.00％、锰1.80％、磷0.02％、硫0.02％、铬11.00％、镍1.50％、钼0.60％、钒0.30％、钨1.00％、钛0.06％、硼0.60％、铜0.30％、铝0.20％、铌0.15％、锆0.08％、铈0.30％、锡0.11％、镁0.002％、钙0.10％、氮0.005％、铼0.002％和铁余量。4.根据权利要求1所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢，其特征在于：所述碳0.55％、硅3.00％、锰3.00％、磷0.03％、硫0.03％、铬15.00％、镍3.00％、钼1.00％、钒0.50％、钨1.50％、钛0.10％、硼0.80％、铜0.40％、铝0.30％、铌0.25％、锆0.10％、铈0.50％、锡0.15％、镁0.003％、钙0.15％、氮0.025％、铼0.005％和铁余量。5.根据权利要求1所述的一种中碳高铬高硼耐磨钢的制备方法，其特征在于，依次由以下工艺步骤组成：a、确定工艺目标值，重量百分比配比如下：0.36-0.55％的碳、1.50-3.00％的硅、0.80-3.00％的锰、＜0.04％的磷、＜0.04％的硫、9.00-15.00％的铬、0.30-3.00％的镍、0.10-1.00％的钼、0.10-0.50％的钒，0-1.50％的钨、0.01-0.10％的钛、0.40-0.80％的硼、0.10-0.40％的铜、0.10-0.30％的铝、0.02-0.25％的铌、0.02-0.10％的锆、0.10-0.50％的铈、0...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈章华，杨敏惠，陈瑾昱，
申请(专利权)人：陈章华，
类型：发明
国别省市：四川,51