碳化物改性的耐磨蚀合金钢及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种碳化物改性的耐磨蚀合金钢及其制备方法和应用，涉及耐磨钢技术领域

【技术实现步骤摘要】
碳化物改性的耐磨蚀合金钢及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及耐磨钢
，具体而言，涉及一种碳化物改性的耐磨蚀合金钢及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]耐磨钢被广泛应用于矿山
、
冶金
、
石化
、
电力
、
疏浚
、
海工等基础工业中，是工程机械装备的核心零部件用材料
。
随着耐磨钢应用领域的不断拓展，例如开始应用在湿式半自磨
/
球磨机
、
泵
、
管道
、
叶轮
、
绞刀齿等构件的作业环境下，由于作业环境中存在腐蚀性介质，对其制造材料的性能要求更高，由此需要选择或开发兼具耐磨损性能及耐腐蚀性能的耐磨蚀钢
。
[0003]传统耐磨材料包括高锰钢
、
低合金钢
、
耐磨铸铁等，但是这些材料都存在耐腐蚀性不足
、
耐磨性不够
、
硬度相对较低
、
韧性低或难以满足高冲击工况服役需求等至少一个缺点，难以获得兼具高硬度
、
高韧性及耐腐蚀性能的合金钢
。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种碳化物改性的耐磨蚀合金钢及其制备方法和应用
。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种碳化物改性的耐磨蚀合金钢，按质量百分比计，包括
C
：
0.27
～
0.34
％
、Mn
：
0.4
～
1.0
％
、Cr
：
8.5
～
11.5
％
、Si
：
0.6
～
1.0
％
、Ni
：
0.3
～
0.8
％
、Mo
：
0.3
～
0.8
％
、V
：
0.1
～
0.35
％
、Zr
：
0.01
～
0.06
％
、Re
：
0.02
～
0.06
％
、N≤0.015
％
、S≤0.03
％
、P≤0.03
％，余量为铁以及不可避免的杂质
。
[0008]第二方面，本专利技术提供一种如前述实施方式任一项的碳化物改性的耐磨蚀合金钢的制备方法，包括将
C、Mn、Cr、Si、Ni、Mo、N、S、P
和
Fe
的原料按比例熔炼成钢水，然后按比例加入
V
的原料进行第一次熔炼改性，再按比例加入
Zr
和
Re
的原料进行第二次熔炼改性，两次熔炼改性完成后，将钢水浇注成铸件，再对铸件进行热处理
。
[0009]第三方面，本专利技术提供一种如前述实施方式任一项的碳化物改性的耐磨蚀合金钢或如前述实施方式任一项的制备方法在提升设备耐腐蚀性或耐摩擦性领域中的应用
。
[0010]本专利技术具有以下有益效果：
[0011]本专利技术提供了一种碳化物改性的耐磨蚀合金钢及其制备方法和应用，通过较高的
Cr
元素的添加并结合适量
C
元素的添加，保证了钢的固溶强化效果及硬质含铬碳化物的析出，有利于钢的耐磨性能的提升；此外，控制
C
元素的添加量能够使得在析出碳化物之后，仍有部分的碳存在于基体中，促进组织最终形成硬韧的板条马氏体，避免高碳脆性针状马氏体的生成；而且，较高
Cr
元素和适量
Ni、Mo
元素的添加能够有效保证该钢在弱酸腐蚀性环境下仍然能够保持钝化状态，使得钢的耐腐蚀性增加
。
更进一步地，钢中的
V、Zr
和
Re
也可以与
C
反应在基体中析出碳化物，能够有效控制碳化物的尺寸，在保证钢的耐磨性能的同时不损
伤其韧性和耐腐蚀性
。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图
。
[0013]图1为本专利技术实施例1提供的碳化物改性的耐磨蚀合金钢的扫描电子显微镜图
。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述
。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行
。
所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品
。
[0015]以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述
。
[0016]随着耐磨钢应用领域的不断拓展，对其的性能要求也不断升高，不仅要求其具有较好的力学性能，如较高的强度
、
较佳的耐磨性
、
抗冲击力等，还需要具有较好的耐腐蚀能力，但是传统的耐磨材料，例如高锰钢
、
低合金钢
、
耐磨铸铁等都无法兼具上述特点，因此专利技术人提出如下解决方案
。
[0017]第一方面，本专利技术提供一种碳化物改性的耐磨蚀合金钢，按质量百分比计，包括
C
：
0.27
～
0.34
％
、Mn
：
0.4
～
1.0
％
、Cr
：
8.5
～
11.5
％
、Si
：
0.6
～
1.0
％
、Ni
：
0.3
～
0.8
％
、Mo
：
0.3
～
0.8
％
、V
：
0.1
～
0.35
％
、Zr
：
0.01
～
0.06
％
、Re
：
0.02
～
0.06
％
、N≤0.015
％
、S≤0.03
％
、P≤0.03<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碳化物改性的耐磨蚀合金钢，其特征在于，按质量百分比计，包括
C
：
0.27
～
0.34
％
、Mn
：
0.4
～
1.0
％
、Cr
：
8.5
～
11.5
％
、Si
：
0.6
～
1.0
％
、Ni
：
0.3
～
0.8
％
、Mo
：
0.3
～
0.8
％
、V
：
0.1
～
0.35
％
、Zr
：
0.01
～
0.06
％
、Re
：
0.01
～
0.06
％
、N≤0.015
％
、S≤0.03
％
、P≤0.03
％，余量为铁以及不可避免的杂质
。2.
根据权利要求1所述的碳化物改性的耐磨蚀合金钢，其特征在于，所述耐磨蚀合金钢的基体的微观组织结构包括板条马氏体
、
奥氏体以及改性纳米碳化物，所述改性纳米碳化物弥散分布于所述板条马氏体和奥氏体中；优选地，所述改性纳米碳化物包括铬
、
钒和锆的复合碳化物；优选地，所述改性纳米碳化物为类球体，且所述改性纳米碳化物的尺寸
≤500nm
；优选地，所述奥氏体的体积分数为6～
12
％
。3.
根据权利要求1或2所述的碳化物改性的耐磨蚀合金钢，其特征在于，所述耐磨蚀合金钢的硬度
≥55HRC
，无缺口室温冲击吸收功
≥55J
，抗拉强度
≥1600MPa
，在
pH≥4.0
的环境中表面能形成钝化膜
。4.
一种如权利要求1～3任一项所述的碳化物改性的耐磨蚀合金钢的制备方法，其特征在于，包括将
C、Mn、Cr、Si、Ni、Mo、N
和
Fe
的原料按比例熔炼成钢水，然后按比例加入
V
的原料进行第一次熔炼改性，再按比例加入
Zr
和
Re
的原料进行第二次熔炼改性，两次熔炼改性完成后，将钢水浇注成铸件，再对所述铸件进行热处理
。5.
根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热处理包括对所述铸件依次进行均匀化退火
、
淬火及回火处理；优选地，所述均匀化退火包括将所述铸件以
≤80℃/h
的方式升温至
620
～
660℃
保温，再以<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志斌，刘天龙，王帅，廖薛宇，龙骏，郑开宏，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：