本發(fā)明涉及鋼材研究領(lǐng)域。更具體地，涉及一種高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼及鄂板。

背景技術(shù)：

顎式破碎機是礦山、冶金、建材等行業(yè)中重要的破碎機械，其使用效率高低與其構(gòu)成中的最主要易磨損零件—顎板的性能質(zhì)量緊密相關(guān)。在使用過程中，鄂板的服役工況惡劣，受到?jīng)_擊、擠壓、磨損等的綜合作用，因此，要求其具有硬度、韌性和耐磨性等的優(yōu)良綜合匹配。

目前，鄂板基本上是采用高錳鋼、高鉻鑄鐵或中高碳低合金鋼，通過鑄造方式生產(chǎn)得到，各種材質(zhì)鄂板特點相異，適用范圍不同。

高錳鋼鄂板具有良好的韌性和高應(yīng)變硬化能力，在大沖擊力作用下，通過trip效應(yīng)得到硬化的馬氏體層，從而獲得良好的耐磨性能。但是，由于高錳鋼鄂板初始硬度低(～hrc20)，其在服役過程中所受物料的沖擊力在很多情況下常常強度不夠，無法促使trip效應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致其高應(yīng)變硬化優(yōu)勢無法體現(xiàn)，反使得其表面易受到流變和被切削，表現(xiàn)出耐磨性能差，使用壽命短的特點。

高鉻鑄鐵鄂板具有很高的硬度(hrc60以上)，但其韌性很差，沖擊功通常akv＜3j，很容易因物料沖擊或擠壓而產(chǎn)生開裂或直接破碎。

近年來出現(xiàn)了高鉻鑄鐵鑲鑄于高錳鋼表面組成的復(fù)合鄂板，將高鉻鑄鐵的高耐磨性和高錳鋼的高韌性有機結(jié)合，大大延長了鄂板的使用壽命。但是，這種復(fù)合鄂板的制造工藝復(fù)雜、工藝要求嚴(yán)格、制造難度大，導(dǎo)致其使用受到了限制。

中高碳低合金鑄鋼鄂板具有良好的硬度與韌性匹配(hrc≥45，akv≥15j)，表現(xiàn)出良好的耐磨性能，得到了廣泛關(guān)注。但是，該類鄂板中常需加入昂貴的合金元素ni和mo，導(dǎo)致其合金成本和價格較高，使用受到限制。因此，工藝簡單、成本低廉、硬度與韌性匹配良好的高性價比鄂板開發(fā)成為鄂板的重要研發(fā)方向。

公開號為cn105220061a，名稱為“一種中大型貝氏體鋼耐磨鑄件及其制備工藝”的中國發(fā)明專利中，以廉價的c、si、mn、cr為主要合金元素，獲得了hrc＞45、akv＞20j的貝氏體鋼鑄件，其耐磨性能和性價比良好。但是，該專利涉及的鋼種多適用于制造尺寸中大型的貝氏體鋼鑄件(重量≤600kg)，當(dāng)用于大尺寸的顎式破碎機用鄂板時，由于鄂板的厚度高、體積大(重量≥800kg)，屬于大型鋼鑄件，上述專利涉及的鋼種不具備足夠淬透性，無法保證鄂板充分的硬度層深，從而導(dǎo)致鄂板整體耐磨性較差。此外，由于鄂板尺寸和體積大，鋼液在澆注時凝固時間長，容易產(chǎn)生界面偏析等缺陷而不利于鄂板的韌性。并且，上述專利中工件的淬火熱處理過程相對復(fù)雜(出爐空冷到低于800℃進(jìn)行間隙式復(fù)合淬火至高于100℃，用高于180℃保溫爐保溫4h以上；或出爐空冷至650～750℃進(jìn)行間隙式水淬至180℃出水，再入280℃保溫爐保溫4h以上)，針對大尺寸的鄂板而言操作難度較大。值得注意的是，該專利涉及的中大型貝氏體鋼耐磨鑄件的硬度高(hrc45以上)，屬于超高強度鋼范疇。而超高強度鋼對于氫的敏感性較高，因此，上述專利201510730009.2涉及的中大型貝氏體鋼耐磨鑄件存在一定的氫致開裂風(fēng)險，尤其在南方潮濕環(huán)境中服役時，更應(yīng)注意該問題。

因此，為解決目前顎式破碎機用鄂板研發(fā)過程中存在的上述缺陷與不足，需要提供一種新的高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼、鄂板及制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個目的在于提供一種高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種高抗開裂貝氏體耐磨鄂板。

本發(fā)明的第三個目的在于提供一種高抗開裂貝氏體耐磨鄂板的制備方法。

為達(dá)到上述第一個目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼，按重量百分比，其組成包含：

c：0.15-0.45％，mn：1.5-2.8％，si：0-1.5％，al：0.20-1.5％，cr：0.5-1.5％，p：0.001-0.20％，s：0.001-0.020％，ce：0.01-0.020wt％，其余為fe及不可避免的雜質(zhì)元素；

其中，si與al的重量百分比之和不高于2.0％。

優(yōu)選地，按重量百分比，所述鄂板用鋼的組成還包含不高于0.0015％的b。

優(yōu)選地，按重量百分比，所述鄂板用鋼的組成還包含不高于0.5％的mo。

優(yōu)選地，按重量百分比，所述鄂板用鋼的組成還包含v、nb、ti中的一種或幾種，且含量不大于0.3％。

優(yōu)選地，所述鄂板用鋼的顯微組織為貝氏體和馬氏體的混合組織。

本發(fā)明中，碳元素c：鋼中典型的強硬化元素，能同時提高鋼的強度和淬透性。

錳元素mn：大大增加鋼種淬透性，顯著延緩高溫區(qū)珠光體型轉(zhuǎn)變，而對低溫區(qū)貝氏體轉(zhuǎn)變的影響較小，達(dá)一定含量時可將鋼種cct曲線的珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)分離。另外，有固溶強化作用，增加鋼種強度和硬度。

硅元素si：可抑制碳化物析出，使得顯微組織中容易產(chǎn)生部分韌性相對較好的殘余奧氏體，從而有利于鋼種韌性的提高。

鋁元素al：與si元素作用類似，可抑制碳化物析出，使得顯微組織中容易產(chǎn)生部分韌性相對較好的殘余奧氏體，有利于韌性。此外，al元素的加入，可降低高強度鋼的氫脆敏感性，提高鋼種抗開裂的能力。

鉻元素cr：能提高鋼種的淬透性，同時具有固溶強化的作用。

鈰元素ce：可起到明顯的界面凈化作用，有利于提高鋼種的斷裂抗力，增強韌性。

硼元素b：強烈提高鋼種的淬透性，保證鋼種的淬硬層深度。

鉬元素mo：可抑制鋼中p元素在界面偏聚導(dǎo)致的韌性降低和引起開裂的風(fēng)險。另外，可顯著提高鋼種的淬透性，有利于淬硬層的深度。還可起到細(xì)化晶粒，同時提高強度和韌性的作用。

微合金化元素v、nb、ti：通過細(xì)晶強化和析出強化等，可提高鋼的強韌性。此外，其碳化物或碳氮化物的硬度高，鋼中析出時，將有利于耐磨性能的提高。

為達(dá)到上述第二個目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種高抗開裂貝氏體耐磨鄂板，由如上所述的高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼制成。

為達(dá)到上述第三個目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種高抗開裂貝氏體耐磨鄂板的制備方法，包括如下步驟：

1)將所述的高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼的組成采用煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，再澆鑄成鄂板坯件；

2)將步驟1)所得鄂板坯件加熱至900-1100℃保溫后隨爐溫冷卻至室溫；

3)將步驟2)冷卻至室溫后的鄂板坯件加熱至880-1000℃保溫，出爐連續(xù)冷卻至室溫；

4)將步驟3)冷卻至室溫后的鄂板坯件加熱至200-380℃進(jìn)行回火處理，得到高抗開裂貝氏體耐磨鄂板。

優(yōu)選地，步驟2)中，保溫時間不少于3小時以上。

優(yōu)選地，步驟3)中，保溫時間不少于3小時。

優(yōu)選地，步驟3)中，連續(xù)冷卻的方法選自空冷、水冷、油冷、霧冷或風(fēng)冷中的一種或幾種。

優(yōu)選地，步驟4)中，回火處理的時間不少于3小時。

優(yōu)選地，步驟4)中，回火處理后，可通過具體不同的機械加工工藝獲得所需高抗開裂貝氏體耐磨鄂板。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明的高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼和鄂板通過精確控制各組分的種類及添加含量，有效地預(yù)防了鄂板(屬于大型鋼鑄件，重量≥800kg)容易出現(xiàn)的耐磨性差以及韌性差等問題。

本發(fā)明在精確的控制鋼的原料組分的前提下，對鄂板制備方法精確的控制，兩者互相匹配，降低了鄂板對氫的敏感性，避免了鄂板在使用時會出現(xiàn)氫致開裂的風(fēng)險，改善了鄂板的耐磨性及韌性。

本發(fā)明鄂板的制備方法工藝簡單，采用連續(xù)冷卻至室溫的方法，能使制備得到的鄂板結(jié)構(gòu)更加牢固，且制備難度小，易于實施，且采用連續(xù)冷卻至室溫，能夠使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更均勻，同時使得在簡單的大生產(chǎn)工藝下能得到貝氏體加馬氏體的混合組織。

且與現(xiàn)有高錳鋼鄂板相比，采用本發(fā)明的制備方法生產(chǎn)的鄂板，可大幅度增加鄂板初始表面硬度，并保持良好的韌性水平，從而大幅度提高鄂板的耐磨性能和使用壽命。

本發(fā)明的鄂板抗拉強度rm＞1500mpa，hrc≥46，室溫沖擊韌性akv＞20j。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1示出本發(fā)明實施例1制備得到的鄂板內(nèi)部的顯微組織照片。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

表1示出了以下各實施例及對比例中高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼的組分含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))

表1各實施例及對比例中高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼原料中各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量(％)

實施例1

重量為812kg的高抗開裂貝氏體耐磨鄂板，其由高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼制成，其中，高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼的各組分含量如表1所示。該鄂板的制備方法如下：

1)按照表1配方，采用常規(guī)煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，然后澆鑄成鄂板坯件；

2)將步驟1)所得鄂板坯件加熱到1100℃保溫3小時，后隨爐冷卻至室溫；

3)將經(jīng)過步驟2)處理后的鄂板坯件加熱到1000℃保溫，保溫時間3小時，然后出爐在空氣中連續(xù)冷卻到室溫；

4)將經(jīng)過步驟3)處理后的鄂板坯件進(jìn)行380℃回火處理，回火保溫時間4小時；

5)將經(jīng)步驟4)處理后的鄂板坯件通過機械加工工序獲得鄂板成品。

圖1示出了本實施例制備得到的鄂板內(nèi)部的顯微組織照片。從圖中可知，其顯微組織為貝氏體+馬氏體復(fù)相組織。

實施例2

重量為1006kg的高抗開裂貝氏體耐磨鄂板，其由高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼制成，其中，高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼的各組分含量如表1所示。該鄂板的制備方法如下：

1)按照表1配方，采用常規(guī)煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，然后澆鑄成鄂板坯件；

2)將步驟1)所得鄂板坯件加熱到1060℃保溫4小時，后隨爐冷卻至室溫；

3)將經(jīng)過步驟2)處理后的鄂板坯件加熱到960℃保溫，保溫時間3.5小時，然后出爐吹風(fēng)連續(xù)冷卻到室溫；

4)將經(jīng)過步驟3)處理后的鄂板坯件進(jìn)行320℃回火處理，回火保溫時間5小時；

5)將經(jīng)步驟4)處理后的鄂板坯件通過機械加工工序獲得鄂板成品。

實施例3

重量為1202kg的高抗開裂貝氏體耐磨鄂板，其由高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼制成，其中，高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼的各組分含量如表1所示。該鄂板的制備方法如下：

1)按照表1配方，采用常規(guī)煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，然后澆鑄成鄂板坯件；

2)將步驟1)所得鄂板坯件加熱到900℃保溫5小時，后隨爐冷卻至室溫；

3)將經(jīng)過步驟2)處理后的鄂板坯件加熱到880℃保溫，保溫時間3.5小時，然后出爐進(jìn)行噴霧連續(xù)冷卻到室溫；

4)將經(jīng)過步驟3)處理后的鄂板坯件進(jìn)行300℃回火處理，回火保溫時間5小時；

5)將經(jīng)步驟4)處理后的鄂板坯件通過機械加工工序獲得鄂板成品。

實施例4

重量為1503kg的高抗開裂貝氏體耐磨鄂板，其由高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼制成，其中，高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼的各組分含量如表1所示。該鄂板的制備方法如下：

1)按照表1配方，采用常規(guī)煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，然后澆鑄成鄂板坯件；

2)將步驟1)所得鄂板坯件加熱到950℃保溫6小時，后隨爐冷卻至室溫；

3)將經(jīng)過步驟2)處理后的鄂板坯件加熱到920℃保溫，保溫時間3小時，然后出爐進(jìn)入淬火油中連續(xù)冷卻到室溫；

4)將經(jīng)過步驟3)處理后的鄂板坯件進(jìn)行250℃回火處理，回火保溫時間6小時；

5)將經(jīng)步驟4)處理后的鄂板坯件通過機械加工工序獲得鄂板成品。

實施例5

重量為2004kg的高抗開裂貝氏體耐磨鄂板，其由高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼制成，其中，高抗開裂貝氏體耐磨鄂板用鋼的各組分含量如表1所示。該鄂板的制備方法如下：

1)按照表1配方，采用常規(guī)煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，然后澆鑄成鄂板坯件；

2)將步驟1)所得鄂板坯件加熱到1020℃保溫8小時，后隨爐冷卻至室溫；

3)將經(jīng)過步驟2)處理后的鄂板坯件加熱到930℃保溫，保溫時間3小時，然后出爐入水連續(xù)冷卻到室溫；

4)將經(jīng)過步驟3)處理后的鄂板坯件進(jìn)行200℃回火處理，回火保溫時間7小時；

5)將經(jīng)步驟4)處理后的鄂板坯件通過機械加工工序獲得鄂板成品。

對比例1

制備常規(guī)的質(zhì)量為1503kg的高錳鋼鄂板，其中鋼的各組分含量如表1所示，制備方法為：采用常規(guī)煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，然后澆鑄成鄂板坯件；對坯件以50-60(℃/h)的加熱速度加熱到1000℃，保溫時間3小時，然后進(jìn)入水中冷卻到室溫；然后進(jìn)行機械加工后獲得鄂板成品。

對比例2

制備質(zhì)量為812kg的鄂板，其中鋼的各組分含量如表1中實施例1相同，制備方法同實施例1，區(qū)別在于，步驟3)中“出爐以大于空氣中冷卻的速度8℃/s冷卻到500℃，保溫6小時，然后空冷到室溫。

對比例3

制備質(zhì)量為812kg的鄂板，其中鋼的各組分含量如表1所示，制備方法同實施例1。

通過萬能拉伸試驗機，采用標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，分別測定了各實施例及對比例制備的鄂板試樣的力學(xué)性能，結(jié)果如表2所示。針對各實施例及對比例所生產(chǎn)鄂板的實際使用情況如表2所示，其中磨料主要為石英石，進(jìn)口塊度直徑為200-400mm，出口破碎到小于40mm的小塊。

表2各實施例及對比例制備的貝氏體鋼鄂板的力學(xué)性能及耐磨性能

注：表中相對耐磨性指各實施例鄂板的磨耗量相對于對比例1鄂板磨耗量的比值。

由表2可知，本發(fā)明的高抗開裂貝氏體耐磨鄂板的抗拉強度＞1500mpa，硬度hrc≥46，常溫v型缺口沖擊功akv≥20j，與對比例1常規(guī)高錳鋼鄂板及對比例2-5所得鄂板相比，相同工況條件下，其磨損量大幅度降低，使用壽命延長一倍以上，且在使用過程中未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。因此，本發(fā)明的鄂板具有高強度、高韌性、高耐磨、抗開裂和使用壽命長的特點。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。