專利名稱：一種低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝，特別是針對可用于野外開采設(shè) 備上、能夠適于高強(qiáng)度、低溫等惡劣環(huán)境要求，具有超高硬韌性的低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
磨損是許多工業(yè)部門普遍存在并成為引起設(shè)備失效或材料破壞的一個重要原因， 同時其也消耗了大量的能源和材料。由耐磨合金鑄鋼制造的各種工程挖掘機(jī)和裝載機(jī)斗 齒、各種耐磨輸送管道、各種破碎機(jī)錘頭和顎板、各種履帶板，由于處于高強(qiáng)度、惡劣氣候等 工作條件，其磨損情況更加嚴(yán)重。目前的技術(shù)現(xiàn)狀是一類是強(qiáng)調(diào)材料的高韌性，一類是強(qiáng)調(diào)材料的抗磨性。而無法 達(dá)到一個有效的統(tǒng)一，尤其是在用于室外礦山開采、挖掘等工程機(jī)械上的應(yīng)用。高錳鋼的耐 磨性是有條件的，而且其屈服強(qiáng)度低、易于變形；低、中合金耐磨鋼具有較好的強(qiáng)韌性，低、 中沖擊載荷下的耐磨性優(yōu)于高錳鋼，但存在淬透性和淬硬性低的問題，耐磨性較差；高鉻鑄 鐵組織中含有超過20%的高硬度共晶碳化物，具有優(yōu)異的耐磨性，可是存在合金元素含量 高、生產(chǎn)成本高以及高溫?zé)崽幚硪鬃冃伍_裂的不足；普通白口鑄鐵和低合金白口鑄鐵碳化 物硬度低，碳化物呈連續(xù)狀分布，脆性大，使用中易剝落甚至開裂。針對現(xiàn)狀，得到一種生產(chǎn)工藝簡單、成本低、強(qiáng)韌性高、淬透性與淬硬性好且無污 染，同時保證在低溫環(huán)境中的良好工作，并在多工礦條件下中也能良好使用的耐磨合金鑄 鋼已成為一項(xiàng)技術(shù)問題。同時人們也認(rèn)識到提供一種新的與耐磨合金鑄鋼的合金成分相適 應(yīng)的熱處理工藝不僅是制造耐磨合金鑄鋼的技術(shù)環(huán)節(jié)，同時，合理的熱處理工藝也將對耐 磨合金鑄鋼的機(jī)械性能具有積極的作用，使合金成分得到更有效的利用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種與新型耐磨合金鑄鋼相適用的熱處 理工藝其中所述新型耐磨合金鑄鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為c:0. 27-0. 32 ； Mn 0. 70-0. 90 ；Si 0. 90-1. 30 ；Cr 1. 40-1. 80 ；Mo 0. 10-0. 20 ；Ni 0. 10-0. 20 ；Ti 0. 02-0. 03 ；Cu 0. 10-0. 15，所述熱處理工藝包括1、退火將所述耐磨合金鑄鋼置于溫度為850°C -900°C退火爐中，保溫3-5小時出 爐，然后空冷；2、淬火將所述耐磨合金鑄鋼置于溫度控制在900°C 士 10°C的淬火爐中保溫150 分鐘后取出淬火，冷卻介質(zhì)為水溶性淬火液，耐磨合金鑄鋼冷致300°C左右；3、回火將所述耐磨合金鑄鋼置于溫度為到200-230°C的回火爐中，保溫3-4小時 取出空冷。本發(fā)明所述耐磨合金鑄鋼經(jīng)過上述熱處理后，其抗拉強(qiáng)度1500-1800MPa，屈服強(qiáng) 度:1200-1400MPa，延伸率δ s7-15%, V 型缺口沖擊韌性 Akv25_40J，硬度48_55HRC。并適合用于在低溫環(huán)境中，如-20°C -0°C，與凍巖、凍土層接觸的耐磨工程機(jī)械設(shè)備，適應(yīng)在 寒帶環(huán)境中長期工作的要求。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種與新型耐磨合金鑄鋼相適用的熱處理工藝，其中所述鑄鋼的化學(xué) 成分及其質(zhì)量百分比為c :0. 27-0. 32 ；Mn :0. 70-0. 90 ；Si :0. 90-1. 30 ；Cr :1. 40-1. 80 ；Mo 0. 10-0. 20 ；Ni 0. 10-0. 20 ；Ti :0. 02-0. 03。其中各合金所具有的主要功能為碳(C)碳含量越高，鋼的強(qiáng)度和硬度值增加，塑性和韌性值降低；硅(Si)強(qiáng)化鐵素體，提高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，提高耐熱性和耐蝕性，降低韌性 和塑性；錳(Mn)提高強(qiáng)度，硬度和耐磨性；鉻(Cr)降低鋼的導(dǎo)熱性，能提高耐磨性；鉬(Mo)強(qiáng)化鐵素體，提高高溫性能，改善脆性；鎳(Ni)擴(kuò)大奧氏體區(qū)，是奧氏體化的有效元素，提高強(qiáng)度而不顯著降低塑性，有 良好的耐腐蝕能力；鈦鐵(Ti)能強(qiáng)化鐵素體，脫氧和細(xì)化晶粒；銅(Cu)促進(jìn)共晶階段石墨化，降低奧氏體轉(zhuǎn)變臨界溫度，細(xì)化并增加珠光體。針對上述耐磨合金鑄鋼進(jìn)行如下順序的熱處理工藝1、退火將所述耐磨合金鑄鋼置于溫度為850°C -900°C退火爐中，保溫3-5小時出 爐，然后空冷；優(yōu)選的實(shí)施例采用退火爐是推桿式退火爐，例如RJT-150-8推桿式等溫退火爐， 其共分7個加熱區(qū)，各個加熱區(qū)溫度設(shè)定為850°C -90(TC。多個被預(yù)制成與退火爐的尺寸 相適應(yīng)的耐磨合金鑄鋼耐磨合金鑄鋼依批次通過上述7個加熱區(qū)，而被加熱升溫，并依次 連續(xù)的在上述7個加熱區(qū)中保溫，以使得耐磨合金鑄鋼耐磨合金鑄鋼在退火爐中獲得有效 長度的保溫時間。加熱區(qū)數(shù)量也可以是其他的數(shù)量，其確定依據(jù)之一是與耐磨合金鑄鋼所 需加熱的時間相適應(yīng)，以保證耐磨合金鑄鋼的加熱要求，和大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的要求。同時為達(dá)到自動化生產(chǎn)和更有效的控制退火工序的目的，在上述的7個加熱區(qū)中 可以設(shè)有溫度監(jiān)控裝置，以實(shí)現(xiàn)溫度的顯示、記錄和遠(yuǎn)程報告，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對退火爐溫度 的及時調(diào)整。優(yōu)選的，一、二、三、四、五加熱區(qū)采用TCW-32A三相調(diào)壓，六七區(qū)用數(shù)顯儀表示 溫度，每個區(qū)都有EL-100-60多點(diǎn)記錄儀顯示記錄溫度。耐磨合金鑄鋼耐磨合金鑄鋼在保 溫3-5小時后出爐，然后進(jìn)行空冷。2、淬火將所述耐磨合金鑄鋼置于溫度控制在900°C 士 10°C的淬火爐中保溫150 分鐘后取出淬火，冷卻介質(zhì)為水溶性淬火液，耐磨合金鑄鋼冷致300°C左右；優(yōu)選的實(shí)施例采用鑄鏈板式淬火爐，由5個加熱區(qū)組成，各個加熱區(qū)溫度控制到 900°C 士 10°C。耐磨合金鑄鋼保溫150分鐘后，取出置入淬火槽，進(jìn)行淬火。各個加熱區(qū)中 可以設(shè)有溫度監(jiān)控裝置，以實(shí)現(xiàn)溫度的顯示、記錄和遠(yuǎn)程報告，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對淬火爐溫度 的及時調(diào)整。優(yōu)選的，各個加熱區(qū)可以設(shè)有數(shù)顯智能溫控儀主控，多點(diǎn)記錄儀集中記錄并監(jiān) 控。另外，加熱區(qū)數(shù)量也可以是其他的數(shù)量，其確定依據(jù)之一是與耐磨合金鑄鋼所需加熱的 時間相適應(yīng)，以保證耐磨合金鑄鋼的加熱要求，和大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的要求。
淬火采用的冷卻介質(zhì)為水溶性淬火液。優(yōu)選的是配有PVAlO%，三已醇胺1%，苯 甲酸納0. 2 %，太古油0. 2 %的水溶性淬火液，淬火介質(zhì)系統(tǒng)可以采用具有自動化能力較高 大循環(huán)形式，并配有特殊攪拌功能，保證淬火液的連續(xù)和穩(wěn)定供應(yīng)，淬火液淬火前的溫度可 以為正常溫度，例如30度以下。耐磨合金鑄鋼在淬火液內(nèi)可根據(jù)不同的情況滯留8-25分 鐘的時間長度，以使得耐磨合金鑄鋼冷致300°C左右，然后由淬火槽提升機(jī)傳送帶把耐磨合 金鑄鋼送出淬火槽。3、回火將所述耐磨合金鑄鋼置于溫度為到200-230°C的回火爐中，保溫3-4小時 取出空冷。優(yōu)選的采用網(wǎng)帶式回火爐由5個加熱區(qū)組成的，各個加熱區(qū)溫度升到 200-230°C，保溫3-4小時取出空冷。加熱區(qū)的數(shù)量同樣基于上述原因可以選擇其他的數(shù) 量，而每個加熱區(qū)可以設(shè)有數(shù)顯智能溫控儀主控，多點(diǎn)記錄儀集中記錄并監(jiān)控等溫度監(jiān)控 裝置，以實(shí)現(xiàn)溫度的顯示、記錄和遠(yuǎn)程報告。上述熱處理工藝，可以通過與其工藝相適應(yīng)的自動控制系統(tǒng)及方法對其全程進(jìn)行 遠(yuǎn)程和現(xiàn)場的過程控制，保證熱處理工藝的順利進(jìn)行和達(dá)到所需的機(jī)械性能。本發(fā)明所述耐磨合金鑄鋼經(jīng)過上述熱處理后，其抗拉強(qiáng)度1500-1800MPa，屈服強(qiáng) 度1200-1400MPa，延伸率δ s7_15%，V 型缺口沖擊韌性 Akv25_40J，硬度:48_55HRC。通過上述合金鋼的技術(shù)方案的揭示可見，本發(fā)明中的合金鋼具有生產(chǎn)工藝簡單、 成本低、強(qiáng)韌性高、淬透性與淬硬性好且無污染的新型產(chǎn)品。并適合用于在低溫環(huán)境中， 如-20°C _0°C，與凍巖、凍土層接觸的工程機(jī)械設(shè)備，適應(yīng)在寒帶環(huán)境中長期工作的要求。本發(fā)明中所揭示的實(shí)施例，將通過權(quán)利要求得到體現(xiàn)和保護(hù)，任何根據(jù)本發(fā)明中 所得到的啟示，均落入本發(fā)明所保護(hù)的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝，其特征在于所述鑄鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為C 0. 27-0. 32 ；Mn :0. 70-0. 90 ；S i 0. 90-1. 30 ；Cr 1. 40-1. 80 ；Mo 0. 10-0. 20 ；Ni 0. 10-0. 20 ；Ti 0. 02-0. 03 ；Gu 0. 10-0. 15 ；所述熱處理工藝包括1)退火將所述耐磨合金鑄鋼置于溫度為850°C-900°C退火爐中，保溫3-5小時出爐， 然后空冷；2)淬火將所述耐磨合金鑄鋼置于溫度控制在900°C士 10°C的淬火爐中保溫150分鐘 后取出淬火，冷卻介質(zhì)為水溶性淬火液，耐磨合金鑄鋼冷致300°C左右；3)回火將所述耐磨合金鑄鋼置于溫度為到200-230°C的回火爐中，保溫3-4小時取出空冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝，其特征在于所述耐磨合 金鑄鋼的抗拉強(qiáng)度1500-1800MPa，屈服強(qiáng)度1200_1400MPa，延伸率δ s7_15%，V型缺口 沖擊韌性 Akv25-40J，硬度48-55HRC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝，其特征在于所述耐 磨合金鑄鋼適用于制造用于在_20°C -0°C的環(huán)境下與凍巖、凍土層接觸的工程機(jī)械設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝，其特征在于所述退火爐、 淬火爐或回火爐可以具有多個加熱區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝，其特征在于所述每個加 熱區(qū)可以具有用于對所述加熱區(qū)實(shí)現(xiàn)溫度的顯示、記錄和遠(yuǎn)程報告的溫度監(jiān)控裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝，其特征在于所述水溶性 淬火液含有PVAlO%，三已醇胺1 %，苯甲酸納0. 2%，太古油0. 2%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝，其特征在于所述耐磨合 金鑄鋼在所述水溶性淬火液中的時間為8-25分鐘。
全文摘要
一種具有超高硬韌性和耐磨性的低溫耐磨合金鑄鋼的熱處理工藝，所述鑄鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為C0.27-0.32；Mn0.70-0.90；Si0.90-1.30；Cr1.40-1.80；Mo0.10-0.20；Ni0.10-0.20；Ti0.02-0.03；Cu0.10-0.15，所述熱處理工藝包括在850℃-900℃退火爐中保溫3-5小時出爐后空冷；后在900℃±10℃的淬火爐中保溫150分鐘后取出，用淬火液將耐磨合金鑄鋼冷至300℃左右；最后在200-230℃的回火爐中保溫3-4小時取出空冷。經(jīng)處理的耐磨合金鑄鋼可用于制造與凍巖、凍土層接觸的工程機(jī)械設(shè)備。
文檔編號C21D6/00GK102051455SQ200910212308
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者王程懿 申請人:寧波市鄞州商業(yè)精密鑄造有限公司