本發(fā)明屬于耐磨鋼，具體涉及一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、耐磨材料是一類較為特殊的材料，它多用于存在磨損的場合，如礦山機(jī)械、工程機(jī)械、粉末設(shè)備中與土砂、礦石、巖石、水泥等物料相互作用的機(jī)械零件。

2、低合金鋼是合金含量較低的一種鋼，其總的合金含量≤5％，其含碳量w(c)一般在0.30％～0.50％，這類合金鋼常常添加的元素有錳、硅、鉻、鎳、鉬、鎢等，具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性、耐磨性和耐蝕性，且成本不高，因此具有很廣闊的用途。

3、然而，目前的低合金耐磨鋼存在如下問題：

4、(1)耐腐蝕性差

5、經(jīng)過檢索，cn114032438a公開了一種低合金耐磨鋼，主要由c，si，mn，cr元素所組成，其耐磨鋼化學(xué)成分重量百分比為：c0.08％～0.13％，si1.2％～1.6％，mn0.3％～0.6％，cr10％～13％，ni0.6％～0.8％，mo0.2％～0.4％，cu0.2％～0.4％,s/p<0.035，其余為fe。該發(fā)明通過添加晶粒細(xì)化劑和優(yōu)化奧氏體成型條件，保證硬度的同時，提高了鋼的沖擊韌性，但是耐腐蝕性較弱，這也是目前此類低合金耐磨鋼無法用于高腐蝕場景的原因。

6、(2)耐磨損性差

7、濕磨條件為耐磨鋼的使用提出了更苛刻的條件。耐磨鋼在濕磨機(jī)工作過程中會受到如下種類的磨損：高應(yīng)力沖擊磨損、高應(yīng)力磨損、腐蝕磨損(包括氧化磨損和電化學(xué)腐蝕磨損)以及表面疲勞磨損，然而目前尚未適應(yīng)于濕磨工況的低合金耐磨鋼或者相應(yīng)的成熟材料能夠抵抗以上的磨損環(huán)境，從而無法用于濕磨工況。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼及其制備方法，通過添加cu元素和cr元素，在基底鋼材表面形成致密的氧化膜及耐蝕層，使得該合金鋼具有優(yōu)異的濕磨抗磨性能，能夠有效抵抗?jié)駶櫗h(huán)境下的磨損和腐蝕。所添加的cu元素和nb元素配合起到了濕磨工況下對于耐腐蝕性的要求。

2、本發(fā)明的第一方面在于提供一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼，其按照質(zhì)量百分比的材料成分為：c為0.3％-0.35％，cr為1.0％-1.3％，ni≤0.25％，mo為0.4％-0.5％，si為0.8％-1.2％，mn為0.8％-1.2％，cu為0.2％-0.3％，nb≤0.04％，b為0.003％，s≤0.025％，p≤0.025％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

3、優(yōu)選的，所述cu的質(zhì)量百分比為0.25％。

4、優(yōu)選的，所述nb的質(zhì)量百分比為0.02％。

5、優(yōu)選的，所述cr的質(zhì)量百分比為1.2％。

6、本發(fā)明的第二方面在于提供了一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼的制備方法，包括如下步驟：

7、s1，確定制備所述低合金耐磨鋼的原材料用量，所述原材料包括廢鋼、生鐵、廢銅、鉻鐵、硅鐵、錳鐵、鉬鐵、鎳塊、鈮鐵以及增碳劑；

8、s2，將所述廢鋼和第一質(zhì)量百分比的增碳劑加入熔煉爐進(jìn)行廢鋼融化；

9、s3，檢測所述廢鋼的融化量超過第一閾值后，加入除廢鋼以外的其他原材料進(jìn)行綜合熔煉；

10、s4，檢測到所述綜合熔煉結(jié)束，加入適量b元素和脫氧劑al，進(jìn)行熔煉產(chǎn)物脫氧；

11、s5，脫氧完成后，控制熔煉產(chǎn)物在一定出爐溫度范圍內(nèi)排出熔煉爐，排出所述熔煉爐后立即進(jìn)行快速熱性澆注；

12、s6，將澆注后形成的鑄件降溫至第一溫度以下進(jìn)行熱處理，得到用于濕磨工況的低合金耐磨鋼。

13、優(yōu)選的，所述s2包括：將所述廢鋼和50％質(zhì)量百分比的增碳劑加入熔煉爐進(jìn)行廢鋼融化；其中，加入熔煉爐后首先采用小功率通電預(yù)熱，待熔煉爐的電流穩(wěn)定后使用大功率進(jìn)行廢鋼融化。

14、優(yōu)選的，所述s3包括：當(dāng)檢測到所述廢鋼的融化量超過所述廢鋼的總量一半時，依次加入生鐵、廢銅、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、鉬鐵、鎳塊、鈮鐵和另外50％質(zhì)量百分比的增碳劑繼續(xù)熔煉。

15、優(yōu)選的，所述出爐溫度范圍為1580-1600℃。

16、優(yōu)選的，所述第一溫度為200℃。

17、優(yōu)選的，所述熱處理包括：

18、(1)加熱：將所述澆注后形成的鑄件以不超過80℃/h的升溫速度加熱到860℃-910℃的加熱溫度；

19、(2)保溫：保持所述澆注后形成的鑄件處于所述加熱溫度下至少60min，以確保合金元素均勻地溶解在鑄件的鐵基體中；

20、(3)淬火：將保溫后的所述澆注后形成的鑄件浸入油介質(zhì)中，以50℃/min速度降溫，直至室溫；

21、(4)回火：對于淬火后的所述澆注后形成的鑄件進(jìn)行回火處理，降低鑄件的硬度并提高韌性；以不超過80℃/h的升溫速度將所述澆注后形成的鑄件再次加熱到200℃-230℃，保持該溫度1小時后，在空氣中將所述澆注后形成的鑄件冷卻至常溫。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

23、1、添加適量的0.0014％b以改善鋼的淬透性，從而在淬火過程中獲得更好的效果，具體的，所制備的低合金耐磨鋼，淬火回火后得到以板條狀馬氏體和針狀馬氏體為主并含有少量貝氏體的組織，晶粒尺寸細(xì)小，實現(xiàn)了硬度和韌性的平衡，鋼材具有足夠的硬度以抵抗磨損，同時具有良好的韌性以避免易碎性；

24、2、通過添加cu元素和cr元素，在鋼材表面形成致密的氧化膜及耐蝕層，使得該鋼具有優(yōu)異的濕磨抗磨性能，可以有效抵抗?jié)駶櫗h(huán)境下的磨損和腐蝕。

25、3、通過添加的cu元素和nb元素配合起到了強(qiáng)化耐腐蝕效果的作用；

26、4、隨著微量元素鈮的添加，含銅耐磨鋼的晶粒尺寸明顯得到細(xì)化，當(dāng)鈮含量為0.04％時晶粒尺寸最?。浑S著鈮含量的增加，含銅耐磨鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉伸強(qiáng)度逐漸增加，并在鈮含量為0.04％時達(dá)到最佳；

27、5、制備獲得的低合金耐磨鋼具有良好的焊接性能和高溫穩(wěn)定性，可用于濕磨領(lǐng)域的重型機(jī)械設(shè)備，如濕磨球磨機(jī)、濕磨砂漿攪拌機(jī)等，耐磨性能持久，能夠大幅提高設(shè)備的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼，其特征在于，按照質(zhì)量百分比的材料成分為：c為0.3％-0.35％，cr為1.0％-1.3％，ni≤0.25％，mo為0.4％-0.5％，si為0.8％-1.2％，mn為0.8％-1.2％，cu為0.2％-0.3％，nb≤0.04％，b為0.003％，s≤0.025％，p≤0.025％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼，其特征在于，所述cu的質(zhì)量百分比為0.25％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼，其特征在于，所述nb的質(zhì)量百分比為0.02％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼，其特征在于，所述cr的質(zhì)量百分比為1.2％。

5.一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼的制備方法，用于制備權(quán)利要求1-4任一所述的低合金耐磨鋼，其特征在于，包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述s2包括：將所述廢鋼和50％質(zhì)量百分比的增碳劑加入熔煉爐進(jìn)行廢鋼融化；其中，加入熔煉爐后首先采用小功率通電預(yù)熱，待熔煉爐的電流穩(wěn)定后使用大功率進(jìn)行廢鋼融化。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述s3包括：當(dāng)檢測到所述廢鋼的融化量超過所述廢鋼的總量一半時，依次加入生鐵、廢銅、鉻鐵、錳鐵、硅鐵、鉬鐵、鎳塊、鈮鐵和另外50％質(zhì)量百分比的增碳劑繼續(xù)熔煉。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述出爐溫度范圍為1580-1600℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述第一溫度為200℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述熱處理包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于濕磨工況的低合金耐磨鋼，其特征在于，按照質(zhì)量百分比的材料成分為：C為0.3％?0.35％，Cr為1.0％?1.3％，N?i≤0.25％，Mo為0.4％?0.5％，S?i為0.8％?1.2％，Mn為0.8％?1.2％，Cu為0.2％?0.3％，Nb≤0.04％，B為0.003％，S≤0.025％，P≤0.025％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。還公開了對應(yīng)的制備方法，所制備的低合金耐磨鋼，組織以板條狀馬氏體和針狀馬氏體為主，晶粒尺寸細(xì)小，實現(xiàn)了硬度和韌性的平衡，同時具有優(yōu)異的濕磨抗磨性能，可用于濕磨領(lǐng)域的重型機(jī)械設(shè)備。

技術(shù)研發(fā)人員：喬延闊,王雪,王會澤,王光軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東營晨輝機(jī)械制造有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8