一種錳鎢鈦合金鋼及其加工工藝制造技術

本發明專利技術涉及抗磨鑄鋼領域，具體說是一種錳鎢鈦合金鋼及其加工工藝，該抗磨鑄鋼的組分按以下質量百分比組成：C：0.20-0.35%、W：1.0-2.0%、Si：0.5-1.5%、Mn：0.8-1.5%、Cr：1.0-2.0%、Ti：1.0-2.0%、B：1.0--1.5%、Mo：0.1--0.3%、S：≤0.04%、P：≤0.04%，余量為鐵；制備時鋼液中存在鎢原子，鎢原子會部分取代碳化物中鐵原子的位置，形成(W，Fe)3C，而普通滲碳體顯微硬度約為800Hv，鎢原子的加入會使顯微硬度提高，可達到1600—1800Hv左右，從而提高鑄鋼的硬度；同時還加入了Ti元素，使鋼液生成足夠多的形核質點TiC，使其顆粒數量大大增加。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及抗磨鑄鋼材料領域，具體說是一種錳鎢鈦合金鋼及其加工工藝。
技術介紹
目前在耐磨材料領域大都是應用具有馬氏體或者貝氏體基體組織的耐磨材料或者除馬氏體和貝氏體、殘余奧氏體基體以外還具有顆粒增強相的第三代耐磨材料-高鉻鑄鋼開發耐磨零部件，由于在高鉻鑄鋼中還有高硬度的增強相Cr7C3，其碳化物顯微硬度達到了HV1300～1600，故其比前兩代耐磨材料-白口鑄鋼和高錳鋼性能有了較大幅度提升，硬度可以達到HRC60～65，但是由于其碳化物通常呈現長條形且比較粗大，故其沖擊韌性一般都在3～7J/cm2之間，有些還有低于3J/cm2，普遍比較低，材料相對較脆，耐沖擊性比較差，因而其綜合耐磨性能仍然不是特別理想。隨著某些工程機械、礦山機械、冶金機械等工況進一步惡劣以及裝備大型化，例如在制砂機設備、熱軋輥等裝備市場，對具有更高耐磨性的耐磨材料需求越來越迫切。在這種情況下，前人經過大量實驗研究，開發了多種耐磨材料來制造耐磨關鍵零部件，以滿足在惡劣工況下提高工件實際使用壽命的服役要求。在我國已經起步研究開發基于鉻、錳、硅等復合耐磨材料，并且成功地開始應用于熱軋輥耐磨件。雖然目前使用鑄造工藝開發的復合耐磨材料的凝固特性、變質機理和熱處理工藝特征等方面的研究基本趨于成熟。在耐磨材料中碳化物顆粒形態有很多種，呈現團球狀、大塊狀、開花狀、條狀、桿狀和蠕蟲狀等幾種形態；其中邊界比較圓滑的團球狀初生相是最理想的形態，有利于性能提升。因此，通過進一步優化碳化物顆粒形態和分布，對提高耐磨材料的耐磨性能和其性能穩定性是十分有利的。現有技術對耐磨材料采用的變質處理方法主要是使用稀土硅鎂或者（含B、含Zr）鉀鹽作為孕育變質劑，使用量均在0.5～1.0﹪之間。使用常用的稀土硅、鎂作為變質劑，稀土一方面有凈化鋼液的作用，能與鋼液中的氧、氮等生成化合物，同時這些化合物還可以作為形核質點起到細化碳化物的作用；另一方面稀土是一種表面活性元素，在凝固過程中可以富集在碳化物的表面，從而抑制碳化物沿晶界長大，使碳化物細化。現有技術中常采用稀土作為變質劑，利用稀土凈化鋼液時產生大量稀土氧化物、氮化物等作為碳化物的形核質點；然而這些稀土氧化物、氮化物的晶格類型不同于碳化物的晶格類型。所以這些稀土氧化物、氮化物并不能作為碳化物碳化物的有效異質形核核心，其效果十分有限。
技術實現思路
針對上述技術問題，本專利技術提供一種性能可靠的錳鎢鈦合金鋼，該材料的組分按以下質量百分比組成：C：0.20-0.35%、W：1.0-2.0%、Si：0.5-1.5%、Mn：0.8-1.5%、Cr：1.0-2.0%、Ti：1.0-2.0%、B：1.0--1.5%、Mo：0.1--0.3%、S：≤0.04%、P：≤0.04%，余量為鐵；制備時鋼液中存在鎢原子，鎢原子會部分取代碳化物中鐵原子的位置，形成(W，Fe)3C，而普通滲碳體顯微硬度約為800Hv，鎢原子的加入會使顯微硬度提高，可達到1600—1800Hv左右，從而提高鑄鋼的硬度；同時還加入了Ti元素，使鋼液生成足夠多的形核質點TiC，使其顆粒數量大大增加。本專利技術還提供一種錳鎢鈦合金鋼的加工工藝，按以下步驟進行：1）將廢鋼、鎢鐵、錳鐵、鈦鐵、硼鐵、鉬鐵和鉻鐵清理干凈，按上述質量百分比要求進行配料，分類放置，并將鎢鐵、錳鐵、鈦鐵、硼鐵、鉬鐵和鉻鐵烘干后待用，烘干是為了避免鋼液中帶入氣體；2）然后向爐內加入廢鋼，再加入錳鐵、鉬鐵和鉻鐵進行熔煉，在熔煉后期加入鎢鐵和硼鐵，待熔清后進行等溫處理，再加入鋁絲或鋁粒進行預脫氧；3）預脫氧后向爐中加入鈦鐵，然后加入鋁絲或鋁粒終脫氧處理后出爐；4）然后向出爐后的鋼液中加入變質劑，采用包底沖入法對鋼液進行孕育和變質處理；5）將孕育和變質處理的鋼液進行澆注，然后進行熱處理。作為優選，熔煉溫度為1550～1650℃，等溫處理溫度為1600℃，等溫處理時間為5-8min。作為優選，預脫氧和終脫氧采用的鋁絲或鋁粒的質量分數均占鋼液質量的0.1%-0.15%。作為優選，所述變質劑的組分占鋼液質量百分比為：0.10﹪Ti、0.25﹪RE、0.15﹪Mg、0.15﹪Zn。作為優選，將上述組分的復合孕育變質劑破碎至1-5mm的小顆粒，經200℃烘干后，預置于澆包底部，然后將澆包中的鋼液孕育和變質處理后靜置2-3min，再進行澆注，澆注溫度為1500℃。作為優選，熱處理采用三次淬火一次回火。作為優選，先以950～1000℃淬火30min，然后采用空氣冷卻，再以900～950℃淬火30min后進行水冷，接著以600～800℃淬火5min后進行水冷，最后以200～300℃回火2h后進行空氣冷卻。從以上技術方案可知，上述加工工藝可使抗磨材料中碳化物顆粒形態更加團球化，分布更加均勻，克服現有技術中碳化物存在大塊狀、開花狀、條狀、桿狀和蠕蟲狀等幾種不太理想的形態以及顆粒分布存在菊花狀分布等形態和分布的不足，提高提高材料的綜合性能。具體實施方式下面將詳細說明本專利技術，在此本專利技術的示意性實施例以及說明用來解釋本專利技術，但并不作為對本專利技術的限定。本專利技術的錳鎢鈦合金鋼按以下質量百分比組成：C：0.20-0.35%、W：1.0-2.0%、Si：0.5-1.5%、Mn：0.8-1.5%、Cr：1.0-2.0%、Ti：1.0-2.0%、B：1.0--1.5%、Mo：0.1--0.3%、S：≤0.04%、P：≤0.04%，余量為鐵；其中，碳C對復合耐磨材料的組織與性能來說至關重要，它既可以固溶于基體中起固溶強化作用，又是形成碳化物增強相的基本元素，還能促進馬氏體轉變，提高復合耐磨材料的淬硬性。碳含量太多會增加材料脆性，太少則減少碳化物增強相的數量致使其耐磨性降低。因此，本材料中控制C含量在2.2-3.0%。鉻Cr也可與C反應形成Cr6C、Cr7C3和Cr23C6等碳化物，但由于鉻的碳化物顯微硬度低，且其形貌由于呈長條形而導致其韌性較差，在基體組織凝固過程中優先形成；因此，本專利技術中Cr元素的加入量較少，少量的Cr還可以使其固溶于奧氏體中，主要起提高基體的淬硬性和淬透性作用。鎢W在制備鑄鋼的過程中，可縮小奧氏體區域，降低碳在奧氏體內的溶解度，使共晶點和共析點向含碳量低的方向移動。隨著含鎢量的增加，可降低臨界冷卻速度，使奧氏體更傾向于轉變為馬氏或貝氏體，從而增加基體硬度，使得鎢系合金鑄鋼具有很高的耐磨性。硼B是Fe2B顆粒的主要形成元素，容易在鋼液凝固過程中與Fe元素反應形成大量呈現網狀的Fe2B顆粒，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種錳鎢鈦合金鋼，其組分按以下質量百分比組成：C：0.20?0.35%、W：1.0?2.0%、Si：0.5?1.5%、Mn：0.8?1.5%、Cr：1.0?2.0%、Ti：1.0?2.0%、B：1.0??1.5%、Mo：0.1??0.3%、S：≤0.04%、P：≤0.04%，余量為鐵。

【技術特征摘要】
1.一種錳鎢鈦合金鋼，其組分按以下質量百分比組成：C：0.20-0.35%、W：1.0-2.0%、Si：
0.5-1.5%、Mn：0.8-1.5%、Cr：1.0-2.0%、Ti：1.0-2.0%、B：1.0--1.5%、Mo：0.1--0.3%、S：≤
0.04%、P：≤0.04%，余量為鐵。
2.一種權利要求1所述錳鎢鈦合金鋼的加工工藝，按以下步驟進行：
1）將廢鋼、鎢鐵、錳鐵、鈦鐵、硼鐵、鉬鐵和鉻鐵清理干凈，按上述質量百分比要求進行
配料，分類放置，并將鎢鐵、錳鐵、鈦鐵、硼鐵、鉬鐵和鉻鐵烘干后待用；
2）然后向爐內加入廢鋼，再加入錳鐵、鉬鐵和鉻鐵進行熔煉，在熔煉后期加入鎢鐵和硼
鐵，待熔清后進行等溫處理，再加入鋁絲或鋁粒進行預脫氧；
3）預脫氧后向爐中加入鈦鐵，然后加入鋁絲或鋁粒終脫氧處理后出爐；
4）然后向出爐后的鋼液中加入變質劑，采用包底沖入法對鋼液進行孕育和變質處理；
5）將孕育和變質處理的鋼液進行澆注，然后進行熱處理。
3.如權利要求2所述加工工藝，其特征在于：熔煉溫度...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黎超英，吳沛榮，
申請(專利權)人：柳州凱通新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣西;45