一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法，包括原材料准备—原材料热熔—TIN按比例加入—铸钢退火—铸钢淬火、回火—铸钢质量检测工艺步骤，通过等温淬火、高温回火等一系列热处理工艺，具有良好的抗拉性能，不易变形或者断裂，通过TIN在热熔过程中的适量加入，断裂延伸率≥12%；V型冲击功≥45J，洛氏硬度HRC40‑45，铸钢具备较高的抗冲击能力，铸钢的耐磨性能是NM450耐磨板的1.5倍，具有良好的耐磨性能，铸钢的耐磨程度均匀，通过在900±3℃的退火炉内进行退火，配合鼓风机与风叶，使生产的铸钢耐磨性均匀，避免了铸钢因各部位材质不同而引起的焊接性差、焊接缺陷多、焊接应力高，以及易断裂的问题。

A High Toughness and High Strength Wear Resistant Cast Steel Material and Its Preparation Method

The invention discloses a high toughness and high strength cast steel wear resistant material and its preparation method, including raw material preparation-raw material hot melting-TIN proportional addition-cast steel annealing-cast steel quenching, tempering-cast steel quality detection process steps, through a series of heat treatment processes such as isothermal quenching and high temperature tempering, it has good tensile properties, is not easy to deform or fracture, and through TIN in heat treatment process. With proper addition in the melting process, the elongation at break is more than 12%; V-shaped impact energy is more than 45J, Rockwell hardness HRC 40 45, the cast steel has higher impact resistance, the wear resistance of cast steel is 1.5 times that of NM450 wear-resistant plate, and the wear resistance of cast steel is uniform. By annealing in an annealing furnace at 900 (+3 C), the produced cast steel is wear-resistant with blower and blade. The uniformity avoids the problems of poor weldability, many welding defects, high welding stress and easy fracture caused by different parts of cast steel.

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法
本专利技术涉及铸钢
，具体涉及一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法。
技术介绍
钢铁材料具有生产规模大、易于加工、性能可靠、使用方便等特点，故在实际使用中仍是占据主导地位的工程材料，全世界每年钢铁材料消耗量达7亿吨以上，其中50%由于材料磨损而消耗，据不完全统计，我国每年消耗金属材料达300万吨以上，而材料磨损的主要原因之一是因其强韧性不足，从而在冲击磨损条件下，放生脆性损害，如何提高耐磨材料的强韧性及强度，是一种追求的目标。现有耐磨材质为高锰钢、高铬铸铁等，其中高锰钢只有在冲击大、应力高、磨料硬的情况下才耐磨，而且其屈服强度低、易于变形，高铬铸铁含有超过20%的高硬度共晶碳化物，具有优异的耐磨性，但存在高温热处理易变性和开裂的不足，脆性大，故使用过程中易剥落开裂，同时在湿磨工况下腐蚀比较严重，耐磨性能不够均匀，铸钢因各部位材质不同而引起的焊接性差、焊接缺陷多、焊接应力高，以及易断裂的问题，本专利技术主要研制一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法，解决上述现有材质所存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法，通过等温淬火、高温回火等一系列热处理工艺，控制铸钢等温淬火温度为350±3℃，回火温度为550±3℃，减小或消除淬火铸钢中的内应力，得到的铸钢抗拉强度≥1200MPa，具有良好的抗拉性能，在承受外间拉力时，不易变形或者断裂，增加铸钢的使用寿命，通过TIN在热熔过程中的适量加入，断裂延伸率≥12%；V型冲击功≥45J，洛氏硬度HRC40-45，铸钢具备较高的抗冲击能力，并能在复杂的工况条件下承受一定载荷，防止断裂失效，通过将原材料按照C:0.2-0.4wt%，Si:0.5-1.1wt%，Mn:0.6-1.5wt%，Mo:0.2-0.8wt%，Ni:0.4-0.6wt%，V:0.04-0.05%，P≤0.025wt%，S≤0.025wt%，Al:≤0.07wt%，W：0.1-0.2wt%，其余为Fe进行熔融，使得铸钢的耐磨性能是NM450耐磨板的1.5倍，具有良好的耐磨性能，铸钢的耐磨程度均匀，通过在900±3℃的退火炉内进行退火，配合鼓风机与风叶，风叶退火室内的空气流动，同时配合鼓风机使退火室内的燃气不断得到补充，进而使得退火过程中退火室内的热量均匀流动，大大提升了退火质量，经扩散退火预处理使晶粒均匀化，进而使生产的铸钢耐磨性均匀，不存在各部位耐磨性不一致问题，避免了铸钢因各部位材质不同而引起的焊接性差、焊接缺陷多、焊接应力高，以及易断裂的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法，其特征在于：包括原材料准备—原材料热熔—TIN按比例加入—铸钢退火—铸钢淬火、回火—铸钢质量检测工艺步骤，具体步骤如下：（1）原材料准备：将铸钢所需要的原材料按照一定比例准备；（2）原材料热熔：控制高温熔炉的温度，并将准被好的原材料置于高温熔炉中进行热熔；（3）TIN按比例加入：在原材料在高温熔炉中热熔时加入一定比例的TIN，热熔后将钢水进行浇注；（4）铸钢退火步骤如下：①将铸钢置于置物台上，并将置物台向退火室方向推动；②配合滑轮，第一电动机转动带动传动链使活动门向下运动，最后使退火炉关闭；③第二电动机带动风叶转动，同时鼓风机将空气从鼓风管送入退火室内，增加退火室内的热量流动，使退火室内温度均匀；④加热管加热控制退火室的温度对铸钢进行退火处理；⑤退火完成后，将铸钢从退火室内取出。（5）铸钢淬火、回火：将退火完成的铸钢进行恒温淬火，一段时间后，将逐渐进行回火处理，减小或消除淬火铸钢中的内应力；（6）铸钢质量检测：将初级铸钢制品运送到检测台机进行质量检测，检测合格的即为铸钢成品。本专利技术的进一步改进方案在于：步骤（1）中的原材料比例为：C:0.2-0.4wt%，Si:0.5-1.1wt%，Mn:0.6-1.5wt%，Mo:0.2-0.8wt%，Ni:0.4-0.6wt%，V:0.04-0.05%，P≤0.025wt%，S≤0.025wt%，Al:≤0.07wt%，W：0.1-0.2wt%，其余为Fe。本专利技术的进一步改进方案在于：步骤（2）中的TIN的加入量为：占原材料的化学质量的0.02-0.04wt%。本专利技术的进一步改进方案在于：步骤（4）中的铸钢退火温度为900±3℃，步骤（5）中的铸钢等温淬火的温度为350±3℃，铸钢回火的温度为550±3℃。本专利技术的进一步改进方案在于：步骤（4）所述的退火炉包括炉外壳，所述炉外壳的内部设置有退火室，所述炉外壳的一侧外表面设置有滑轨，所述滑轨的内侧外表面设置有活动门，所述滑轨的内侧外表面靠近活动门的上方设置有固定横梁，所述固定横梁的上端外表面设置有支撑架，所述支撑架的内侧外表面设置有滑轮，所述滑轨的前端外表面设置有第一电动机，所述第一电动机与滑轮之间设置有传动链，所述退火室的一侧外表面设置有风叶，所述风叶的一端设置有第二电动机，所述退火室的一侧外表面靠近风叶的下方设置有鼓风管，所述鼓风管的一端设置有鼓风机。本专利技术的进一步改进方案在于：所述炉外壳的上端外表面设置有排烟管，所述排烟管贯穿于炉外壳的上端外表面，所述排烟管与炉外壳之间为固定连接，所述炉外壳的内侧的上端外表面设置有加热管，所述加热管的输入端口与炉外壳的输出端口电性连接。本专利技术的进一步改进方案在于：所述炉外壳的一侧设置有置物台，所述置物台的下端外表面设置有滚轮，所述置物台与滚轮之间为活动连接，所述置物台与炉外壳之间通过滚轮活动连接，所述滚轮的数量为若干组，所述滚轮呈阵列排布。本专利技术的进一步改进方案在于：所述活动门与滑轨以及炉外壳之间均为活动连接，所述传动链的一端与活动门之间为固定连接，所述滑轨与炉外壳之间为固定连接。本专利技术的进一步改进方案在于：所述滑轮与支撑架之间为固定连接，所述支撑架与滑轮的数量均为两组，所述传动链与滑轮以及第一电动机之间均为活动连接，所述固定横梁与支撑架以及滑轨之间均为固定连接。本专利技术的进一步改进方案在于：所述鼓风管贯穿于退火室与炉外壳的一侧外表面，所述鼓风管与炉外壳之间为固定连接，所述风叶与第二电动机之间为活动连接，所述第二电动机与鼓风机的输入端口与炉外壳的输出端口电性连接。本专利技术的有益效果：（1）通过等温淬火、高温回火等一系列热处理工艺，控制铸钢等温淬火温度为350±3℃，回火温度为550±3℃，减小或消除淬火铸钢中的内应力，得到的铸钢抗拉强度≥1200MPa，具有良好的抗拉性能，在承受外间拉力时，不易变形或者断裂，增加铸钢的使用寿命。（2）通过TIN在热熔过程中的适量加入，断裂延伸率≥12%；V型冲击功≥45J，洛氏硬度HRC40-45，铸钢具备较高的抗冲击能力，并能在复杂的工况条件下承受一定载荷，防止断裂失效。（3）通过将原材料按照C:0.2-0.4wt%，Si:0.5-1.1wt%，Mn:0.6-1.5wt%，Mo:0.2-0.8wt%，Ni:0.4-0.6wt%，V:0.04-0.05%，P≤0.025wt%，S≤0.025wt%，Al:≤0.07wt%，W：0.1-0.2wt%，其余为Fe进行熔融，使得铸钢的耐磨性能是NM450耐磨板的1.5倍，具有良好的耐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法，其特征在于：包括原材料准备—原材料热熔—TIN按比例加入—铸钢退火—铸钢淬火、回火—铸钢质量检测工艺步骤，具体步骤如下：原材料准备：将铸钢所需要的原材料按照一定比例准备；原材料热熔：控制高温熔炉的温度，并将准被好的原材料置于高温熔炉中进行热熔；TIN按比例加入：在原材料在高温熔炉中热熔时加入一定比例的TIN，热熔后将钢水进行浇注；铸钢退火步骤如下：将铸钢置于置物台上，并将置物台向退火室方向推动；配合滑轮，第一电动机转动带动传动链使活动门向下运动，最后使退火炉关闭；第二电动机带动风叶转动，同时鼓风机将空气从鼓风管送入退火室内，增加退火室内的热量流动，使退火室内温度均匀；加热管加热控制退火室的温度对铸钢进行退火处理；退火完成后，将铸钢从退火室内取出；铸钢淬火、回火：将退火完成的铸钢进行恒温淬火，一段时间后，将逐渐进行回火处理，减小或消除淬火铸钢中的内应力；铸钢质量检测：将初级铸钢制品运送到检测台机进行质量检测，检测合格的即为铸钢成品。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法，其特征在于：包括原材料准备—原材料热熔—TIN按比例加入—铸钢退火—铸钢淬火、回火—铸钢质量检测工艺步骤，具体步骤如下：原材料准备：将铸钢所需要的原材料按照一定比例准备；原材料热熔：控制高温熔炉的温度，并将准被好的原材料置于高温熔炉中进行热熔；TIN按比例加入：在原材料在高温熔炉中热熔时加入一定比例的TIN，热熔后将钢水进行浇注；铸钢退火步骤如下：将铸钢置于置物台上，并将置物台向退火室方向推动；配合滑轮，第一电动机转动带动传动链使活动门向下运动，最后使退火炉关闭；第二电动机带动风叶转动，同时鼓风机将空气从鼓风管送入退火室内，增加退火室内的热量流动，使退火室内温度均匀；加热管加热控制退火室的温度对铸钢进行退火处理；退火完成后，将铸钢从退火室内取出；铸钢淬火、回火：将退火完成的铸钢进行恒温淬火，一段时间后，将逐渐进行回火处理，减小或消除淬火铸钢中的内应力；铸钢质量检测：将初级铸钢制品运送到检测台机进行质量检测，检测合格的即为铸钢成品。2.根据权利要求1所述的一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法，其特征在于：步骤（1）中的原材料比例为：C:0.2-0.4wt%，Si:0.5-1.1wt%，Mn:0.6-1.5wt%，Mo:0.2-0.8wt%，Ni:0.4-0.6wt%，V:0.04-0.05%，P≤0.025wt%，S≤0.025wt%，Al:≤0.07wt%，W：0.1-0.2wt%，其余为Fe。3.根据权利要求1所述的一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法，其特征在于：步骤（2）中的TIN的加入量为：占原材料的化学质量的0.02-0.04wt%。4.根据权利要求1所述的一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法，其特征在于：步骤（4）中的铸钢退火温度为900±3℃，步骤（5）中的铸钢等温淬火的温度为350±3℃，铸钢回火的温度为550±3℃。5.根据权利要求1所述的一种高韧性高强度铸钢耐磨材料及其制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的退火炉包括炉外壳（1），所述炉外壳（1）的内部设置有退火室（3），所述炉外壳（1）的一侧外表面设置有滑轨（7），所述滑轨（7）的内侧外表面设置有活动门（8），所述滑轨（7）的内侧外表面靠近活动门（8）的上方设置有固定横梁（9），所述固定横梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏怡宁，赵辉，周志彪，文艳雷，张宏财，张建军，
申请(专利权)人：河北冀凯铸业有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13