本发明专利技术涉及一种铬－钨－稀土－硼系空冷中高碳贝氏体钢及其制备方法，属合金钢技术领域。贝氏体钢中的各成分为：Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｖ、Ｒｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｐ和Ｓ小于０．０３５，其余为Ｆｅ。本发明专利技术的贝氏体钢用电炉正常熔炼将温度升高，加入铝，保温出钢，稀土和硼用冲包法加入后常规浇注成铸件。本发明专利技术通过设定合金化元素和微合金化元素的种类和含量配合，使各种碳化物数量增多，弥散分布均匀，组织细化，使制备的贝氏体钢具有高的强硬度、高韧性和高耐磨性；缩短了热处理时间，降低生产成本，保护环境，减轻工人劳动强度；昂贵元素用量少，产品成本低，便于推广。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铬一钨一稀土一硼系空冷中高碳贝氏体钢及其制备方法，属合金钢
技术介绍
工业上需要的耐磨钢必须具备高硬度和一定的韧性储备，才能达到使用寿命长，收到节约能源、节省资源的效益。为了达到高硬度和高韧性的合理配合，国内外大量的研究都是从合理选配合金元素和实施相应的生产工艺两方面来进行。尤其是近20年来，取得了大量的出色成果，生产出综合力学性能优越的新型贝氏体耐磨钢。美国专利US6884306公开了一种以硅、锰、铬、镍为主体的高碳贝氏体耐磨钢，其主要化学元素组成(wt%)为CO. 6-1.1， Sil. 5-2.0， Mnl.8—4. 0， Crl.2—1.4， NiO-3. 0， MoO. 2-0.5， V0. 1-0.2，其余为Fe。这种耐磨钢的热处理是先在炉中以1150'C保温24小时，再空冷至190-250°C，然后加热到900-1000'C,最后在190-26(TC之间的温度下保温l-3周。该钢具有高强度、高韧性和优良的塑性，但热处理工艺复杂耗时间太长，劳动生产率很低。中国专利CN200510079346. 6，公开了一种以硅、锰、铬、钩为主体的超细贝氏体耐磨钢，其主要化学元素组成(wt%)为CO. 7-1.1, Sil. 0-3.0, MnO. 5-3.0, CrO. 5-3. 0, W0. 1-2. 0,A10. 1-2. 0， V0. 05-0. 3， s<0. 05， p<0. 05，其余为Fe。这种钢的生产工艺如下电炉冶炼出钢温度1520-1550°C，浇注温度为1460-1480°C，锻后在350'C炉中保温1小时，再加热到650。C保、温2小时，再加热到880'C保、温1小时，再冷到650'C均温后等温退火以每100圆厚度截面保温5小时，炉冷到40(TC，再空冷。这种钢的锻态和铸态再进行相同的热处理，即首先将其加热到800-950。C奥氏体化处理，再快速冷却到MS点以上10-100°C，保温5-500小时，最后再空冷。这种钢的工件获得了优异的综合力学性能，硬度达到HRC60-65，韧度可达40-80J/cm2。但是这种钢加工工艺太复杂，前后需要20几天，太耗时间，很难形成规模化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种铬一鹆一稀土一硼系空冷中高碳贝氏体钢及其制备方法，根据贝氏体相变原理和钢的强化理论，合理设计多元合金化元素、微合金化元素的协同作用及复合变质处理，使钢获得高淬透性，高细晶强化和高弥散强化，从而简化热处理工艺，縮短生产周期，制造高硬度、高韧性和高耐磨性的贝氏体钢。本专利技术提出的铬一钨一稀土一硼系空冷中高碳贝氏体钢，各化学组份的质量百分比为:c0.38-1.2Mn1.8—3.0Si0. 6—1. 8Cr0. 3—2.8W0. 05—2.0Mo0—0.6Ni0—0.5V0 — 0.2Re0. 04—0.16B0. 001—0. 006Al0. 08—0. 25P和S小于0. 035其余为Fe。本专利技术提出的上述铬一钩一稀土一硼系空冷中高碳贝氏体钢的制备方法，包括以下各步骤(1) 用电炉按常规方法熔炼，原料采用废钢、铬铁、硅铁、钼铁、钨铁、钒铁、电解锰、99镍板、稀土、硼铁、脱氧铝丝；(2) 先将废钢加热熔化，炉料全熔后依次加入电极粉、电解锰、硅铁进行沉淀预脱氧，再加入铬铁、钨铁、钼铁、钒铁、99镍板，分析化验C、 Mn、 Si含量，升温至1550°C，调C，加电解锰和硅铁，调Mn、 Si的含量，增渣复盖；(3) 温度升至1670 — 170(TC后，加入钢水质量0. 2-0. 5%的铝丝，保温l一3分钟出钢；(4) 将经破碎25(TC下烘干后的稀土和硼组成的复合变质剂包裹好，放入钢水包底部，用钢水冲包，稀土和硼的加入量占钢水质量百分数为Re: 0.04 — 0.16， B: 0.001—0.006，包中钢水温度降到1620 — 1640。C时革常浇注；(5) 铸件在880—1220。C下保温2—5小时，空冷至250—35(TC回火，保温2 — 7小时，空冷至室温。本专利技术提出的络一鹆一稀土一硼系空冷中高碳贝氏体钢及其制备方法，与现有技术相比具有以下优点1、 本专利技术通过设定合金化元素和微合金化元素的种类和含量配合，可使各种碳化物数量增多，弥散分布均匀，组织细化，使制备的贝氏体钢具有高的强硬度、高韧性和高耐磨性。2、 本专利技术制备的贝氏体钢，淬透性很强，通过空冷即可达到高的强硬性和耐磨性，无须进行很复杂的淬火等热处理过程，不用花很长的热处理时间，有利于提高生产率，降低生产成本，实现规模化生产，保护环境，减轻工人劳动强度。3、本专利技术以碳、锰、硅、铬等廉价元素为主，昂贵元素用量少，性能价格比高，便于推广。具体实施例方式本专利技术提出的铬一钨一稀土一硼系空冷中高碳贝氏体钢，各化学组份的质量百分比为C: 0.38-1.2，' Mn: 1.8-3.0， Si: 0.6—1.8， Cr: 0.3—2.8， W: 0.05—2.0， Mo: 0—0.6，Ni: 0—0.5， V: 0-0.2， Re: 0.04-0.16， B: 0.001-0.006， Al: 0.08-0.25， P和S:小于0.035，其余为Fe。本专利技术提出的上述铬一钨一稀土一硼系空冷中高碳贝氏体钢的制备方法，包括以下各步骤(1) 用电炉按常规方法熔炼，原料采用废钢、铬铁、硅铁、钼铁、鹆铁、钒铁、电解锰、99镍板、稀土、硼铁、脱氧铝丝；(2) 先将废钢加热熔化，炉料全熔后依次加入电极粉、电解锰、硅铁进行沉淀预脱氧，再加入铬铁、钨铁、钼铁、钒铁、99镍板，分析化验C、 Mn、 Si含量，升温至1550°C，调C，加电解锰和硅铁，调Mn、 Si的含量，增渣复盖；(3) 温度升至1670 — 170(TC后，加入钢水质量0.2-0.5%的铝丝，保温l一3分钟出钢；(4) 将经破碎25(TC下烘干后的稀土和硼组成的复合变质剂包裹好，放入钢水包底部，用钢水冲包，稀土和硼的加入量占钢水质量百分数为Re: 0.04 — 0.16， B: 0.001一0.006，包中钢水温度降到1620 — 164(TC时正常浇注；(5) 铸件在880 — 1220。C下保温2—5小时，空冷至250—350'C回火，保温2—7小时，空冷至室温。本专利技术的贝氏体钢用电炉正常熔炼，出钢前将温度升至1670-170(TC，加入钢水重量0.2-0. 5%的铝，保温l-3分钟，出钢，稀土硼用冲包法加入后常规浇注成铸件。其中的稀土硼用冲包法加入，即将稀土和硼包裹后放入钢水包的底部，钢水冲入包内熔化搅均，达浇注温度后正常浇注。最后铸件经880-1220'C保温2-5小时，空冷，250-35(TC回火，保温2-7小时，空冷。本专利技术方法制备的贝氏体钢，其化学成分设定的理论依据如下C是钢中最重要的固溶强化元素之一，决定了钢的淬硬性，并显著提高钢的淬透性，碳在基体中形成均匀马氏体组织保证强度，与其它合金元素合金化形成碳化物，对提高贝氏体钢的抗拉强度贡献最大，是提高材料耐磨性的最谦价的元素，但碳含量高脆性增大，本专利技术含碳范围设定在0. 38-1. 2%。Si是脱氧元素也是非碳化物形成体，是贝氏体钢中主要合金元素，可增加碳在奥氏体中的活度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铬－钨－稀土－硼系空冷中高碳贝氏体钢，其特征在于该贝氏体钢中各化学组份的质量百分比为： Ｃ ０．３８－１．２ Ｍｎ １．８－３．０ Ｓｉ ０．６－１．８ Ｃｒ ０．３－２．８ Ｗ ０．０５－２．０ Ｍｏ ０－０．６ Ｎｉ ０－０．５ Ｖ ０－０．２ Ｒｅ ０．０４－０．１６ Ｂ ０．００１－０．００６ Ａｌ ０．０８－０．２５ Ｐ和Ｓ 小于０．０３５ 其余为Ｆｅ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢新佑，李光良，
申请(专利权)人：谢新佑，李光良，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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