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CN116855830B - 一种含钒低碳中铬合金钢、其制备方法和应用 - Google Patents

一种含钒低碳中铬合金钢、其制备方法和应用 Download PDF

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CN116855830B CN202310842660.3A CN202310842660A CN116855830B CN 116855830 B CN116855830 B CN 116855830B CN 202310842660 A CN202310842660 A CN 202310842660A CN 116855830 B CN116855830 B CN 116855830B
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Abstract

本发明提供了一种含钒低碳中铬合金钢、其制备方法和应用，涉及合金钢技术领域。含钒低碳中铬合金钢，以重量百分比计，其化学成分为：Cr 4.0％～5.0％，C 0.2％～0.3％，V 0.02％～0.4％，Mn 1.1％～1.3％，Si 1.3％～1.4％，Mo 0.5％～0.6％，Nb 0.04％～0.06％，P≤0.04％、S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。本发明所提供的含钒低碳中铬合金钢具有优异的耐腐蚀性能，冲击‑腐蚀‑磨料磨损性能均得到显著提升，可应用于具有腐蚀环境的湿式球磨机衬板、绞刀齿和铲齿等。

Description

一种含钒低碳中铬合金钢、其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及合金钢技术领域，具体而言，涉及一种含钒低碳中铬合金钢、其制备方法和应用。
背景技术
耐磨铸造合金钢具有多种分类方法，根据碳含量的不同可分为低碳、中碳、高碳耐磨钢；根据合金元素含量不同可分为低合金、中合金和高合金耐磨钢；根据组织成分不同可分为奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体耐磨钢。与耐磨锰钢及铸铁材料不同，合金钢由于其合金种类及范围宽泛可调，故其硬度、韧性及强度等可以实现协同匹配，因而逐渐成为有望替代耐磨锰钢及铸铁材料的一类重要耐磨材料。目前挖掘机斗齿、水泥厂和火电厂球磨机衬板、中小型锤破机锤头、耐磨管道等设备都大量选用耐磨铸造合金钢。
耐磨铸造合金钢中的基本元素包括C、Cr、Mn、Si元素以及P、S等杂质元素，在此基础上会视具体需要添加Ni、Mo、V、Ti、W、Nb、Co、Cu、Al、B、N及Re等元素。耐磨铸造合金钢中加入合金元素的目的在于提高材料的淬透性、强度、硬度、韧性和耐磨性等性能指标。但是，目前的合金钢无法兼具耐腐蚀性、韧性、硬度和耐磨性。
因此，开发一种耐腐蚀性、韧性、硬度和耐磨性都较为理想的合金钢，是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的包括提供了一种含钒低碳中铬合金钢及其制备方法，旨在提高合金钢的耐腐蚀性、韧性、硬度和耐磨性。
本发明的另一目的在于提供含钒低碳中铬合金钢在制备耐磨构件中的应用。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种含钒低碳中铬合金钢，以重量百分比计，其化学成分为：Cr 4.0％～5.0％，C 0.2％～0.3％，V 0.02％～0.4％，Mn 1.1％～1.3％，Si 1.3％～1.4％，Mo 0.5％～0.6％，Nb 0.04％～0.06％，P≤0.04％、S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
在可选的实施方式中，以重量百分比计，其化学成分为：Cr 4.1％～4.3％，C0.2％～0.25％，V 0.1％～0.35％，Mn 1.2％～1.25％，Si 1.3％～1.35％，Mo0.5％～0.6％，Nb 0.04％～0.05％，P≤0.04％、S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
第二方面，本发明提供一种前述实施方式中含钒低碳中铬合金钢的制备方法，以按照化学成分调配的原材料制备合金钢。
在可选的实施方式中，包括：将原材料进行冶炼、浇铸成型和热处理。
在可选的实施方式中，原材料包括铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、钒铁和生铁。
在可选的实施方式中，冶炼和浇铸成型的过程包括：将原材料熔化后进行钢液成分调整，之后对钢液进行除氧、除杂、转包浇铸成型。
在可选的实施方式中，热处理的过程包括：一次均匀化处理、两次两相区淬火、一次高温淬火和一次低温去应力回火。
在可选的实施方式中，一次均匀化处理的处理温度为1030℃～1060℃，两次两相区淬火的处理温度为780℃～810℃，一次高温淬火的处理温度为1090℃～1110℃，一次低温去应力回火的处理温度为100℃～250℃。
在可选的实施方式中，一次均匀化处理的过程包括：先从室温以4℃/min-5℃/min的升温速率升温至600℃～700℃保温1h-3h，再以3℃/min-4℃/min的升温速率升温至800℃～900℃保温0.5h-1.5h，之后以7℃/min-9℃/min的升温速率升温至1030℃～1060℃保温3h-5h，随后空冷；
优选地，两次两相区淬火的过程包括：从室温升温至780℃～810℃保温1h-3h，随后油冷；
优选地，一次高温淬火的过程包括：先从室温以7℃/min-8℃/min的升温速率升温至800℃～900℃保温1.0h-2.0h，然后以9℃/min-10℃/min的升温速率升温至1090℃～1110℃保温1.0h-1.5h，之后油冷；
优选地，一次低温去应力回火的过程包括：先从室温以3℃/min-4℃/min的升温速率升温至100℃～220℃保温1.0h-2.0h，随后空冷。
第三方面，本发明提供前述实施方式中任一项含钒低碳中铬合金钢或前述实施方式中任一项制备方法制备得到的含钒低碳中铬合金钢在制备耐磨构件中的应用；
优选地，耐磨构件选自湿式球磨机衬板、绞刀齿和铲齿中的至少一种。
本发明实施例的有益效果包括：在低碳中铬合金刚中引入钒元素，配合对钒元素用量的优化，可以利用钒元素的微合金化作用，提升低碳中铬合金钢的韧性、硬度、耐腐蚀性和耐磨性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为各实施例和对比例中制备得到的合金钢的冲击-腐蚀-磨料磨损失重量的对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
本发明实施例提供一种含钒低碳中铬合金钢，以重量百分比计，其化学成分为：Cr4.0％～5.0％，C 0.2％～0.3％，V 0.02％～0.4％，Mn 1.1％～1.3％，Si 1.3％～1.4％，Mo 0.5％～0.6％，Nb 0.04％～0.06％，P≤0.04％、S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
需要说明的是，通过在低碳中铬合金钢中引入钒元素，通过各组分用量的调整，使钒元素调控低碳中铬合金钢的组织，利用钒元素调控低碳中铬合金钢的韧性-硬度-耐蚀性的匹配。
在低碳中铬合金中引入钒元素，配合对钒元素用量的优化，可以利用钒元素的微合金化作用，提升低碳中铬合金钢的韧性、硬度、耐腐蚀性和耐磨性。
具体地，Cr的含量可以为4.0％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5.0％等；C的含量可以为0.20％、0.21％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％等；V的含量可以为0.02％、0.05％、0.08％、0.10％、0.15％、0.20％、0.25％、0.30％、0.35％、0.40％等；Mn的含量可以为1.10％、1.15％、1.20％、1.23％、1.25％、1.30％等；Si的含量可以为1.30％、1.31％、1.32％、1.33％、1.34％、1.35％、1.36％、1.37％、1.38％、1.39％、1.40％等；Mo的含量可以为0.50％、0.51％、0.52％、0.53％、0.54％、0.55％、0.56％、0.57％、0.58％、0.59％、0.60％等；Nb的含量可以为0.040％、0.045％、0.050％、0.055％、0.060％等。P、S的含量越少越好，需要均小于等于0.04％。制造过程中不可避免的微量元素是指在合金钢制备过程中不可避免地引入的元素，具体其含量也远小于0.04％，具体种类不限，可以参照现有的合金钢的杂质种类。
在优选的实施例中，以重量百分比计，其化学成分为：Cr 4.1％～4.3％，C 0.2％～0.25％，V 0.1％～0.35％，Mn 1.2％～1.25％，Si 1.3％～1.35％，Mo0.5％～0.6％，Nb0.04％～0.05％，P≤0.04％、S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。通过对各元素的含量进一步优化，以进一步提高合金钢的综合性能。
本发明实施例还提供一种含钒低碳中铬合金钢的制备方法，以按照化学成分调配的原材料制备合金钢，具体而言包括如下步骤：
S1、配料
根据合金钢的组成进行配料，所用原材料包括铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、钒铁和生铁，具体用量根据元素组成进行配比即可。
需要说明的是，铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、钒铁和生铁都是市购原料。
S2、冶炼、浇铸成型
将原材料进行冶炼、浇铸成型，具体的工艺可以参照现有技术，在此不做详细赘述。
在一些实施例中，冶炼和浇铸成型的过程包括：将原材料熔化后进行钢液成分调整，之后对钢液进行除氧、除杂、转包浇铸成型。在原料熔化之后测试钢液成分，根据测试结果进行成分调整，以使产品的元素组成更符合预期的目标组成。
具体地，除氧和除杂根据情况进行即可，具体方法不限，可以采用现有的除氧和除杂的手段，在此不做限定。
S3、热处理
热处理的过程包括：一次均匀化处理、两次两相区淬火、一次高温淬火和一次低温去应力回火，通过对热处理工艺进行优化，以提升得到产品的综合性能。
进一步地，一次均匀化处理的处理温度为1030℃～1060℃，两次两相区淬火的处理温度为780℃～810℃，一次高温淬火的处理温度为1090℃～1110℃，一次低温去应力回火的处理温度为100℃～250℃。通过一次均匀化处理使元素扩散保证产品中元素均匀分布，消除铸态组织中的元素偏析问题；通过两次两相区淬火起到细化晶粒的作用；通过一次高温淬火可以提高产品的硬度、强度和韧性；一次低温去应力回火可以去除淬火过程中产生的内应力。利用微合金化并配合适合的热处理工艺，提升含钒低碳中铬合金钢的耐冲击-腐蚀-磨料磨损性能。
具体地，一次均匀化处理的处理温度可以为1030℃、1040℃、1050℃、1060℃等，两次两相区淬火的处理温度可以为780℃、790℃、800℃、810℃等，一次高温淬火的处理温度可以为1090℃、1095℃、1100℃、1105℃、1110℃等，一次低温去应力回火的处理温度可以为100℃、120℃、150℃、170℃、200℃、220℃、250℃等。
在一些实施例中，为达到更好的元素分散的效果，一次均匀化处理的过程包括：先从室温以4℃/min-5℃/min的升温速率升温至600℃～700℃保温1h-3h，再以3℃/min-4℃/min的升温速率升温至800℃～900℃保温0.5h-1.5h，之后以7℃/min-9℃/min的升温速率升温至1030℃～1060℃保温3h-5h，随后空冷。一次均匀化处理的升温过程分为三步，先以较慢的升温速率升温至600℃～700℃保温一段时间，之后升温至800℃～900℃保温一段时间，最后以较快的升温速率升温至1030℃～1060℃保温一段时间。“空冷”是指将一次均匀化处理完成的产品从加热炉中取出，在空气中自然冷却的过程。
具体地，第一步升温所达到的温度可以为600℃、650℃、700℃等，保温时间可以为1h、2h、3h等；第二步升温所达到的温度可以为800℃、850℃、900℃等，保温时间可以为0.5h、1.0h、1.5h等；第三步升温所达到的温度可以为1030℃、1040℃、1050℃、1060℃等，保温时间可以为3h、4h、5h等。
在一些实施例中，为达到更好的细化晶粒的效果，两次两相区淬火的过程包括：从室温升温至780℃～810℃保温1h-3h，随后油冷。“油冷”是一种常见的热处理方式，主要用于对金属材料进行淬火过程。在油冷处理中，将加热至适当温度的金属样品迅速浸入淬火油中，以快速冷却样品。具体地，两次两相区淬火的过程中，保温时间可以为1h、2h、3h等。
在一些实施例中，为进一步提高产品的综合性能，一次高温淬火的过程包括：先从室温以7℃/min-8℃/min的升温速率升温至800℃～900℃保温1.0h-2.0h，然后以9℃/min-10℃/min的升温速率升温至1090℃～1110℃保温1.0h-1.5h，之后油冷。一次高温淬火的升温过程分为2个阶段，第一阶段从室温以较慢的升温速率升温至800℃～900℃，然后再快速升温至1090℃～1110℃。
具体地，一次高温淬火的过程中，控制第一阶段升温所达到的温度可以为800℃、850℃、900℃，保温时间可以为1.0h、1.5h、2.0h等；控制第二阶段的保温时间可以为1.0h、1.3h、1.5h等。
在一些实施例中，为更好地去除残余应力，一次低温去应力回火的过程包括：先从室温以3℃/min-4℃/min的升温速率升温至100℃～220℃保温1.0h-2.0h，随后空冷。具体地，保温时间可以为1.0h、1.5h、2.0h等。
本发明实施例还提供上述含钒低碳中铬合金钢在制备耐磨构件中的应用，由于合金钢具有优异的韧性、硬度、耐腐蚀性和耐磨性，使制备得到的耐磨构件也具有优异的性能。
优选地，耐磨构件选自湿式球磨机衬板、绞刀齿和铲齿中的至少一种，可以制备成以上任意一种或几种耐磨构件。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种含钒低碳中铬合金钢，以重量百分比计，其化学成分为：Cr4.3％，C 0.2％，V 0.33％，Mn 1.2％，Si 1.3％，Mo 0.54％，Nb 0.04％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
本实施例还提供一种含钒低碳中铬合金钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述元素组成进行配料，所用原材料包括：铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、钒铁、生铁。
(2)将原材料加热至1550℃，待原材料熔化测试钢液成分并进行成分调整，采用加入稀土硅钙脱氧剂的方法进行除氧，采用加入珍珠岩造渣剂的方法进行除杂。之后转包浇铸成型，得到合金钢铸件。
(3)待铸件冷却后，进行热处理。从室温以4℃/min的升温速率加热到650℃保温2小时，再以3℃/min的升温速率升至850℃保温1小时，最后以7℃/min的升温速率升至1050℃保温4小时后空冷，完成一次均匀化处理。铸件冷却后随炉从室温直接升温到800℃保温2小时后油冷，此过程进行2次，完成两次两相区淬火。之后铸件随炉从室温以7℃/min的升温速率加热到850℃保温1.5小时，再以9℃/min的升温速率升温至1100℃保温1小时后油冷，完成一次高温淬火。最后，将铸件随炉加热到100℃保温2小时后空冷，完成一次低温去应力回火。
经过本实施例中所述含钒低碳中铬合金钢和制备工艺制得的合金钢的冲击功、硬度和耐磨性如表1所示。
实施例2
本实施例提供一种含钒低碳中铬合金钢，以重量百分比计，其化学成分为：Cr4.2％，C 0.25％，V 0.22％，Mn 1.2％，Si 1.35％，Mo 0.56％，Nb 0.05％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
本实施例还提供一种含钒低碳中铬合金钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述元素组成进行配料，所用原材料包括：铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、钒铁、生铁。
(2)将原材料冶炼并浇铸成合金钢铸件，具体步骤参照实施例1。
(3)待铸件冷却后，进行热处理。从室温以4.5℃/min的升温速率加热到650℃保温2小时，再以3.5℃/min的升温速率升至850℃保温1小时，最后以8℃/min的升温速率升至1045℃保温3小时后空冷，完成一次均匀化处理。铸件冷却后随炉从室温直接升温到795℃保温2小时后油冷，此过程进行2次，完成两次两相区淬火。之后铸件随炉从室温以7.5℃/min的升温速率加热到850℃保温1.5小时，再以9.5℃/min的升温速率升温至1095℃保温1.2小时后油冷，完成一次高温淬火。最后，将铸件随炉加热到150℃保温2小时后空冷，完成一次低温去应力回火。
经过本实施例中所述含钒低碳中铬合金钢和制备工艺制得的合金钢的冲击功、硬度和耐磨性如表1所示。
实施例3
本实施例提供一种含钒低碳中铬合金钢，以重量百分比计，其化学成分为：Cr4.15％，C 0.26％，V 0.15％，Mn 1.2％，Si 1.3％，Mo 0.6％，Nb 0.045％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
本实施例还提供一种含钒低碳中铬合金钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述元素组成进行配料，所用原材料包括：铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、钒铁、生铁。
(2)将原材料冶炼并浇铸成合金钢铸件，具体步骤参照实施例1。
(3)待铸件冷却后，进行热处理。从室温以5℃/min的升温速率加热到650℃保温2小时，再以4℃/min的升温速率升至850℃保温1小时，最后以9℃/min的升温速率升至1060℃保温2.5小时后空冷，完成一次均匀化处理。铸件冷却后随炉从室温直接升温到805℃保温2小时后油冷，此过程进行2次，完成两次两相区淬火。之后铸件随炉从室温以8℃/min的升温速率加热到850℃保温1.5小时，再以10℃/min的升温速率升温至1105℃保温1.5小时后油冷，完成一次高温淬火。最后，将铸件随炉加热到120℃保温2小时后空冷，完成一次低温去应力回火。
经过本实施例中所述含钒低碳中铬合金钢和制备工艺制得的合金钢的冲击功、硬度和耐磨性如表1所示。
实施例4
本实施例提供一种含钒低碳中铬合金钢，以重量百分比计，其化学成分为：Cr4.25％，C 0.25％，V 0.06％，Mn 1.22％，Si 1.36％，Mo 0.55％，Nb 0.04％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
本实施例还提供一种含钒低碳中铬合金钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述元素组成进行配料，所用原材料包括：铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、钒铁、生铁。
(2)将原材料冶炼并浇铸成合金钢铸件，具体步骤参照实施例1。
(3)待铸件冷却后，进行热处理。从室温以5℃/min的升温速率加热到650℃保温2小时，再以3℃/min的升温速率升至850℃保温1小时，最后以9℃/min的升温速率升至1030℃保温5小时后空冷，完成一次均匀化处理。铸件冷却后随炉从室温直接升温到810℃保温2小时后油冷，此过程进行2次，完成两次两相区淬火。之后铸件随炉从室温以7℃/min的升温速率加热到850℃保温1.5小时，再以10℃/min的升温速率升温至1090℃保温1.5小时后油冷，完成一次高温淬火。最后，将铸件随炉加热到200℃保温1小时后空冷，完成一次低温去应力回火。
经过本实施例中所述含钒低碳中铬合金钢和制备工艺制得的合金钢的冲击功、硬度和耐磨性如表1所示。
实施例5
本实施例提供一种含钒低碳中铬合金钢，以重量百分比计，其化学成分为：Cr4.3％，C 0.3％，V 0.03％，Mn 1.25％，Si 1.35％，Mo 0.56％，Nb 0.048％，P≤0.04％，S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
本实施例还提供一种含钒低碳中铬合金钢的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述元素组成进行配料，所用原材料包括：铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、钒铁、生铁。
(2)将原材料冶炼并浇铸成合金钢铸件，具体步骤参照实施例1。
(3)待铸件冷却后，进行热处理。从室温以4℃/min的升温速率加热到650℃保温2小时，再以4℃/min的升温速率升至850℃保温1小时，最后以7℃/min的升温速率升至1060℃保温3小时后空冷，完成一次均匀化处理。铸件冷却后随炉从室温直接升温到785℃保温2小时后油冷，此过程进行2次，完成两次两相区淬火。之后铸件随炉从室温以8℃/min的升温速率加热到850℃保温1.5小时，再以9℃/min的升温速率升温至1100℃保温1小时后油冷，完成一次高温淬火。最后，将铸件随炉加热到220℃保温1.2小时后空冷，完成一次低温去应力回火。
经过本实施例中所述含钒低碳中铬合金钢和制备工艺制得的合金钢的冲击功、硬度和耐磨性如表1所示。
对比例1
本对比例提供一种低碳中铬合金钢，以重量百分比计，其化学成分为：Cr 4％，C0.2％，Mn 1.25％，Si 1.35％，Mo 0.5％，Nb 0.06％，P≤0.04％、S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
本对比例还提供一种含钒低碳中铬合金钢的制备方法，包括如下步骤：首先进行冶炼并浇铸成合金钢铸件。待铸件冷却后，进行热处理。从室温缓慢加热到650℃保温2小时，再升至850℃保温1小时，最后快速升至1050℃保温3.5小时后空冷，完成一次均匀化处理；铸件冷却后随炉从室温直接升温到800℃保温2小时后油冷，此过程进行2次，完成两次两相区淬火；之后铸件随炉从室温缓慢加热到850℃保温1.5小时，再快速升温至1100℃保温1.2小时后油冷，完成一次高温淬火；最后，将铸件随炉加热到100℃保温1.2小时后空冷，完成一次低温去应力回火。
经过本对比例中所述含钒低碳中铬合金钢和制备工艺制得的合金钢的冲击功、硬度和耐磨性如表1所示。
对比例2
本对比例提供一种含钒低碳中铬合金钢及制备方法，合金钢的化学成分与实施例1相同，区别仅在于热处理工艺，热处理过程与实施例1的区别仅在于：不进行两次两相区淬火，高温淬火过程为升温至1050℃保温3小时后油冷。
经过本对比例中所述含钒低碳中铬合金钢和制备工艺制得的合金钢的冲击功、硬度和耐磨性如表1所示。
对比例3
本对比例提供一种含钒低碳中铬合金钢及制备方法，合金钢的化学成分与实施例5相同，区别在于热处理工艺，热处理过程与实施例5的区别在于：不进行两次两相区淬火，高温淬火过程为升温至1060℃保温2.5小时后油冷。
经过本对比例中所述含钒低碳中铬合金钢和制备工艺制得的合金钢的冲击功、硬度和耐磨性如表1所示。
对比例4
本对比例提供一种低碳中铬合金钢，以重量百分比计，其化学成分为：Cr 4.23％，C 0.22％，V 0.5％，Mn 1.26％，Si 1.33％，Mo 0.5％，Nb 0.06％，P≤0.04％、S≤0.04％，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
本对比例提供一种低碳中铬合金钢的制备方法，具体步骤参照实施例1。
经过本对比例中所述含钒低碳中铬合金钢和制备工艺制得的合金钢的冲击功、硬度和耐磨性如表1所示。
试验例1
测试实施例和对比例制备得到合金钢的性能，结果如表1所示，磨损失重量测试结果如图1所示。
表1含钒低碳中铬合金钢冲击功、硬度和磨损失重量的测试结果
工艺 冲击功/J 硬度/HRC 磨损失重量/mg
实施例1 60 56 11
实施例2 65 54 18
实施例3 70 55 26
实施例4 52 48 56
实施例5 42 48 64
对比例1 34 51 75
对比例2 30 53 96
对比例3 20 50 105
对比例4 10 52 114
可见，本申请实施例制备得到的合金钢的冲击功更大，耐磨性能更好。对比例未引入钒元素，可以看出合金钢的综合性能明显下降。对比例2-3改变了热处理工艺，可以看出综合性能也明显下降。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种含钒低碳中铬合金钢，其特征在于，以重量百分比计，其化学成分为：Cr 4.0%~5.0%，C 0.2%~0.3%，V 0.02%~0.4%，Mn 1.1%~1.3%，Si 1.3%~1.4%，Mo 0.5%~0.6%，Nb 0.04%~0.06%，P≤0.04%、S≤0.04%，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素；
所述含钒低碳中铬合金钢的制备方法包括：以按照化学成分调配的原材料制备合金钢，将原材料进行冶炼、浇铸成型和热处理；
所述热处理的过程包括：一次均匀化处理、两次两相区淬火、一次高温淬火和一次低温去应力回火；所述一次均匀化处理的处理温度为1030℃~1060℃，所述两次两相区淬火的处理温度为780℃~810℃，所述一次高温淬火的处理温度为1090℃~1110℃，所述一次低温去应力回火的处理温度为100℃~250℃。
2.根据权利要求1所述的含钒低碳中铬合金钢，其特征在于，以重量百分比计，其化学成分为：Cr 4.1%~4.3%，C 0.2%~0.25%，V 0.1%~0.35%，Mn 1.2%~1.25%，Si 1.3%~1.35%，Mo0.5%~0.6%，Nb 0.04%~0.05%，P≤0.04%、S≤0.04%，余量为铁和制造过程中不可避免的微量元素。
3.一种权利要求1或2中所述含钒低碳中铬合金钢的制备方法，其特征在于，包括：以按照化学成分调配的原材料制备合金钢，将原材料进行冶炼、浇铸成型和热处理；
所述热处理的过程包括：一次均匀化处理、两次两相区淬火、一次高温淬火和一次低温去应力回火；所述一次均匀化处理的处理温度为1030℃~1060℃，所述两次两相区淬火的处理温度为780℃~810℃，所述一次高温淬火的处理温度为1090℃~1110℃，所述一次低温去应力回火的处理温度为100℃~250℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原材料包括铬铁、硅铁、锰铁、钼铁、铌铁、钒铁和生铁。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，冶炼和浇铸成型的过程包括：将原材料熔化后进行钢液成分调整，之后对钢液进行除氧、除杂、转包浇铸成型。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述一次均匀化处理的过程包括：先从室温以4℃/min -5℃/min的升温速率升温至600℃~700℃保温1h-3h，再以3℃/min -4℃/min的升温速率升温至800℃~900℃保温0.5h-1.5h，之后以7℃/min -9℃/min的升温速率升温至1030℃~1060℃保温3h-5h，随后空冷。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述两次两相区淬火的过程包括：从室温升温至780℃~810℃保温1h-3h，随后油冷。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述一次高温淬火的过程包括：先从室温以7℃/min -8℃/min的升温速率升温至800℃~900℃保温1.0h-2.0h，然后以9℃/min-10℃/min的升温速率升温至1090℃~1110℃保温1.0h-1.5h，之后油冷。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述一次低温去应力回火的过程包括：先从室温以3℃/min -4℃/min的升温速率升温至100℃~220℃保温1.0h-2.0h，随后空冷。
10.权利要求1-2中任一项所述含钒低碳中铬合金钢或权利要求3-9中任一项所述制备方法制备得到的含钒低碳中铬合金钢在制备耐磨构件中的应用。
11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述耐磨构件选自湿式球磨机衬板、绞刀齿和铲齿中的至少一种。
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