一種破碎機用中合金超高強韌性襯板及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于選礦設備技術領域，尤其是一種破碎機用中合金超高強韌性襯板及制 備方法。
【背景技術】
[0002] 圓錐破碎機的襯板，一般采用高錳鋼及改性高錳鋼、碳合金鋼和含鉻鑄鐵，在強烈 的沖擊負荷下，在其表面形成硬化性和耐磨的韌性。但是在細破階段由于沖擊載荷較小，在 弱沖擊載荷作用下，高錳鋼并不耐磨。
[0003]礦山用圓錐破碎機襯板的使用工礦條件惡劣，既受沖擊又受磨損。國內外近年圓 錐破碎機中現用各種材質襯板使用效果均不理想，主要表現為壽命較短。常用襯板材質高 錳鋼以及超高錳鋼韌性有余，硬度、耐磨、耐腐蝕性不足；低合金鋼韌性與耐蝕性不夠；高 鉻鑄鐵耐磨性好，但韌性不足；以致襯板的使用壽命很短。目前礦石品位降低，其硬度增加， 需要襯板要有足夠的硬度和韌性，才能保證壽命；一般認為理想材質的硬度需達到HRC50， 韌性也達到50J/cm2以上。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種破碎機用中合金超高強韌性襯板及制備方法，通過合 理的成分設計和熱處理工藝設計提供一種成本低廉、性能優異、工藝簡單的破碎機襯板。
[0005] 本發明破碎機用中合金超高強韌性襯板化學成分的重量百分比為： C0. 25%~0, 45%,SiI. 0%~1. 5%,Cr0. 5%~1. 6%,MnI. 8%~2.2%,Mo0. 3%~0. 5%,B 0? 002%~0. 004%，Nb0? 03%~0. 05%，Ti0? 01%~0. 03%，RE彡 0? 4%，余量為鐵及不可避免雜質。
[0006]本發明破碎機用中合金超高強韌性襯板化學成分的作用為： C:碳是貝氏體鋼獲得良好強韌性匹配和綜合力學性能最重要的元素。碳在鋼中與其他 合金元素形成的碳化物固溶于鐵素體中強化基體，使鋼的強度和硬度都大幅度提高，從而 提高鋼的耐磨性。碳含量過高，材料的硬度、耐磨性會相應提高，但熱處理時容易形成裂紋， 材料脆性大；碳含量過低，鑄件淬火后硬度低、耐磨性不佳。
[0007]Si:娃是固溶強化元素，可阻止奧氏體晶粒長大，使貝氏體轉變C曲線右移，使貝 氏體轉變發生在更低的溫度。硅具有良好的脫氧能力，提高鋼的強度、耐磨性和屈服強度。 同時硅能阻礙回火過程中碳化物晶核的形成和長大，抑制回火脆性，在鐵素體前沿不析出 碳化物，增加了殘余奧氏體的穩定性，提高馬氏體的回火穩定性。但硅過量會出現塊狀鐵素 體，使韌性降低，中等含量的硅對于保證韌性是最適合的。
[0008]Cr:絡在鋼中能提高鋼的淬透性及回火穩定性，使F-P轉變曲線與貝氏體轉變曲 線分離。鉻既能固溶于鐵素體中，又能與鋼中的碳形成多種碳化物，改善鋼的抗氧化性能， 提高鋼的耐磨性。在鉻含量小于2%時，可以提高鋼的塑性，過高的鉻會增加回火脆性。
[0009]Mn:錳大部分溶入鐵素體，強化基體，提高強度、淬透性和耐磨性，還能減緩珠光體 轉變時合金滲碳體的形核與長大，可有效提高奧氏體的穩定性，從而提高材料的韌性。一定 含量的錳與硼配合，可凸出貝氏體轉變區，在較大冷速范圍內獲得貝氏體。同時錳的價格相 對低廉，可以通過提高猛含量來降低鉬量。
[0010]Mo:鉬能顯著提高材料的淬透性，固溶強化基體，細化晶粒，與Cr、Mn混合使用時 能減少回火脆性，增強材料的韌性和抗疲勞能力。經調質或正火和回火熱處理后，可以獲得 優良的力學性能。但為了控制合金不宜加入過多，一般在1%左右。
[0011]B:極少量的硼就能使高溫轉變區大大推遲且使貝氏體區變得扁平。向貝氏體鋼中 加入微量B元素能明顯提高淬透性并改善韌性，B與Mo復合作用使過冷奧氏體向鐵素體的 等溫轉變曲線進一步右移，使貝氏體轉變開始線明顯突出。但是，B是一個化學性質比較活 潑的元素，容易形成硼化物偏聚在晶界，降低鋼的韌性。當B含量大于0. 006%時，易析出粗 大的Fe23 (CB) 6，將引起硼脆。
[0012] Nb、Ti:鈮可提高貝氏體基體強度，和硼之間相互促進，使得復合加入比單獨加 入鈮或硼更能發揮作用，微量鈮的加入，在基體中產生大量彌散分布的難溶的碳氮化物 Nb(CN)，在回火過程中釘扎位錯，使得位錯不容易恢復和消失，保證基體的強度；Nb和B等 復合加入，降低貝氏體的轉變溫度，進一步細化組織，提高基體中位錯密度；鈦是強碳化物 形成元素，細化晶粒效果非常明顯，可以消除一般熱處理無法消除的一次結晶和晶界元素 偏析，降低鋼的回火脆性，亦可提高淬透性，代替部分貴重元素。但過高的鈮、鈦會導致粗大 夾雜物形成。
[0013]RE:RE可改善鑄態結晶組織，細化晶粒，增加鋼的致密度，改善夾雜物性質、形態 和分布，降低有害雜質元素在晶界的偏析程度，使鋼的韌性得到提高，對鋼的耐蝕性也有一 定的影響。稀土的加入方法和加入量對鋼性能有很大的影響，加入過量可能惡化鋼的性能。 變質劑在出鋼前IOmin將已預熱的稀土變質劑0. 4%鋼液重量)加入鋼包底部稀土的加 入量一般依據[RE]/[S]的比值和稀土回收率確定，回收率在10%~30%之間。由經驗公式 [RE]/[S]=2. 0~2. 5,計算出稀土加入量=0? 4%。
[0014]本發明破碎機用中合金超高強韌性襯板的制備方法。
[0015] 在真空感應爐將純鐵熔化，在1500~1550°C出鋼，出鋼前向真空感應爐中加入合金 進行合金化，同時進行脫硫、脫氧、檢測并調整化學元素成分含量，出鋼前十分鐘加入Y基 重稀土變質劑進行變質處理；當溫度在真空感應爐中降到1450~1470°C時，澆注入砂型模 具型腔中；澆鑄結束后自然冷卻I. 5h~2h，冷卻后開箱并對鑄件進行清理。以80~100°C/h 的速度將鑄件從常溫加熱到550~650°C，以襯板的最大處厚度決定保溫時間，保溫l~2h，再 以150 ~200°C/h的速度加熱到900~950°C，以襯板的最大處厚度決定保溫時間，保溫2~5h， 之后空冷或油淬，回火溫度為300~350°C，以襯板的最大處厚度決定保溫時間，保溫3~6h， 回火后取出鑄件空冷即可。
[0016]所述襯板組織的體積百分比為50%~55%下貝氏體、40%~45%板條狀馬氏體以及5% 以下的殘余奧氏體。
[0017] 本發明的有益效果，破碎機襯板其表面硬度可以達到50~51HRC，硬度分布均勻， 沖擊韌性在100J/cm2~300J/cm2之間，抗拉強度均達到1500MPa以上，達到超高強度鋼的要 求。生產工藝易操