本发明公开了一种耐磨铸钢及其制备方法，特别涉及一种陶瓷颗粒强化耐磨铸钢及其制备方法，属于耐磨材料。
背景技术：
1、铸钢件作为一种常见的结构材料被广泛应用于各种机械设备或零件中，其质量直接影响设备使用寿命、正常工作稳定性和安全性。尤其是在特殊机械或工程中，铸钢件往往充当设备上的关键易损部件，其本身是否具有优良的磨损特性，在很大程度上决定着设备的使用寿命和使用效果。因此，从铸钢件的材质和制备工艺本身出发，开发出综合性能优异的耐磨铸钢件尤为重要。
2、为了提高耐磨铸钢的性能，中国发明专利cn115652185a公开了一种高强度低合金耐磨铸钢的制备方法，在低合金铸钢zg30mnsi材料的基础上通过re-b-ti微合金复合变质剂变质处理后所得，终化学成分及质量百分比为：0.25～0.35c，1.1～1.4mn，0.6～0.8si，0.002～0.005b，0.02～0.05ti，re和la总量≤0.1，s/p≤0.03，其余为fe及残余元素。对上述铸钢正火+淬火+低温回火热处理，热处理后金相组织为：回火马氏体。该耐磨铸钢的抗拉强度≥1500mpa，硬度hrc≥50，v形缺口冲击功kv2≥18j。中国发明专利cn114318160a还公开了一种稀土强化型索氏体矿用槽帮耐磨铸钢及其制造方法，该耐磨槽帮铸钢化学组成按重量百分含量(wt.％)为c：0.25-0.45；mn：0.90-1.80；si：0.45-1.35；re：0.01-0.03；s≤0.030；p≤0.030；余量为fe和不可避免的杂质元素。该槽帮铸钢的制造工艺依次包括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、槽帮模铸、开箱、热处理。根据上述成分及工艺，矿用槽帮耐磨铸钢强度达1000mpa以上，耐磨性可达zg30mnsimo的1.5倍以上，且机加工性能和焊接性能优良，能够满足矿用刮板输送机中部槽的使用要求。中国发明专利cn113930581a还公开了一种通过熔体变质处理细化、钝化高碳耐磨铸钢铸态碳化物，结合后续热处理控制碳化物形貌、大小和分布的方法，所述碳化物控制方法包括如下步骤：感应炉或电炉熔炼→lf精炼→喂线加入适量熔体变质剂→浇注铸件→铸件退火→铸件淬火或正火→铸件回火；其中：根据铸钢精炼工艺要求选择性进行lf精炼，如果不需要lf精炼，直接进入下一步；在选择性的lf精炼后通过喂线加入适量熔体变质处理剂；铸件根据铸钢成分采用相应的工艺参数进行热处理。利用该发明能有效控制高碳耐磨钢铸态下的碳化物，在细化、钝化铸态碳化物的同时改善铸件的成分偏析。经后续热处理，纳米球形碳化物弥散分布于钢基体。中国发明专利cn113046648a还公开了一种耐磨铸钢，成分为：c：0.85％～1.0wt％，si：1.8％～2.0wt％，mn：2.0％～2.1wt％，cr：0.8～1.2wt％，mo：0.2％～0.3wt％，nb：0.01～0.03wt％，p：≤0.04wt％，s：≤0.04wt％，al：0.04～0.09wt％，余量为fe。该发明提供的耐磨铸钢用于生产的气缸套工装底座克服了普通工装底座强度低、耐磨差，使用寿命低等缺点，改发明提供的耐磨铸钢的室温抗拉强度高达1000mpa左右，远高于现有45钢气缸套底座600mpa左右的强度水平，具有较高的耐磨性，使用寿命，可大幅减少工装底座的替换寿命。中国发明专利cn112662957a还公开了一种强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢及其制备方法和应用。本发明提供的强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢的化学成分及其质量含量为，c：0.45％-0.60％、si：2.0-3.0％、mn：1.5-2.5％、cr：0.8-1.2％、mo：0.4-0.8％、cu：0.4-0.7％、re：0.03-0.06％、p≤0.040％、s≤0.040％、余量为铁和不可避免的杂质。该发明强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢在中、高应力下具备极强的耐磨损能力，该发明强磨损硬化能力贝氏体耐磨铸钢在大型破碎机锤头等大冲击磨料磨损工况的耐磨损件上具有很好的应用前景。中国发明专利cn110157974a还公开了一种高硬度高硼耐磨铸钢及其制备方法。所述高硬度高硼耐磨铸钢的化学成分是：b为1.5～3.0wt％；c为0.2～0.8wt％；al为0.5～0.8wt％；si为0.7～1.0wt％；mn为4.0～7.0wt％；ti为0.3～0.5wt％；ce为0.4～0.6wt％；mg为0.4～0.6wt％；s﹤0.03wt％；p﹤0.04wt％；余量为fe和不可避免的杂质。先将废钢、生铁、硼铁、硅铁、锰铁、钛铁、稀土镁硅合金、稀土硅铁合金和增碳剂按所述化学成分配料，再将钛铁、稀土镁硅合金和稀土硅铁合金预置在浇包包底；然后将由其他配料冶炼的钢液浇入浇包，采用铁模浇铸成形，冷却，回火处理，制得高硬度高硼耐磨铸钢。该发明工艺简单和制备成本低，所制备的高硬度高硼耐磨铸钢不仅硬度高，且韧性和耐磨性好。中国发明专利cn109778068a还公开了一种铌钒复合强化的耐磨铸钢及其制备方法，包括c0.38-0.42％、si0.60-1.10％、mn0.80-1.20％、cr1.60-2.0％、mo0.35-0.65％、v0.06-0.09％、nb0.02-0.06％、ni0.30-0.6％、la+ce≤0.05％、p≤0.025％、s≤0.015％及余量fe和不可避免杂质；制备时，将与所述耐磨铸钢具有相同成分的铸态产品依次退火、淬火和回火处理。但是，目前开发成功的各种耐磨铸钢，仍存在硬度低，耐磨硬质相数量少，耐磨性差的不足。
3、为了进一步提高铸钢耐磨性，在铸钢中加入陶瓷强化相，有利于提高钢的耐磨性。中国发明专利cn113683402a公开了一种陶瓷复合耐磨钢球，其特征在于，将陶瓷预制体沿模具内表面整齐拼接排列，然后浇铸金属熔体至模具中，热处理得到陶瓷复合耐磨钢球；其中，陶瓷预制体的原料按重量份包括：氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒90份、活性粉体1-3份、高岭土3-4份、胶黏剂3-6份；活性粉体为纳米氧化钛、纳米氧化铌和纳米氧化钇的组合物；纳米氧化钛、纳米氧化铌和纳米氧化钇的重量比为1:0.4-0.6:0.4-0.6；胶黏剂为水玻璃和羧甲基纤维素的组合；水玻璃和羧甲基纤维素的重量比为1-2:1；在陶瓷预制体的制备过程中，将氧化锆增韧氧化铝陶瓷颗粒、活性粉体、高岭土、胶黏剂水溶液混匀并除泡，然后注入模具塑形，以3-4℃/min的速度升温至1200-1300℃，保温烧结3-4h得到陶瓷预制体；金属熔体的原料按重量百分比包括：c：1.8-2.0％、cr：10.0-11.0％、mn：0.5-0.7％、si：0.4-0.7％、p≤0.05％、s≤0.05％，余量为fe及不可避免杂质；金属熔体的浇铸温度为1520-1540℃；热处理的程序为：于890-910℃，保温2.5-3.5h，用水淬火，然后升温至220-240℃回火2-2.5h，冷却至室温。中国发明专利cn110484760a还公开了一种新型陶瓷耐磨复合材料，以重量份计，原料组成包括：钢材70-80％、高岭土2-3％、铝矾土3-5％、石英砂3-8％、云母1-3％、膨润土1-2％、蓝晶石1-2％、重晶石1-2％、方解石1-2％、石墨1-2％、莹石1-2％、长石1-2％、莫来石1-2％、sic0.5-1.5％、沸石1-2％、硅灰石1-3％、尖晶石1-2％、水晶石1-2％和铝镁矿1-2％。该新型陶瓷耐磨复合材料具有较高的强度、硬度和耐磨性，可以替代常规的贵金属耐磨钢，从而应用于磨损严重行业，制作承受严重磨损和强烈冲击的零件，如车辆履带、挖掘机铲斗、破碎机腭板和铁轨分道叉等。中国发明专利cn109455935a还公开了一种氧化铝陶瓷与耐磨钢的复合材料，包括耐磨钢基体、陶瓷层和搪瓷层，搪瓷层位于耐磨钢基体和陶瓷层的中间，还提供了上述复合材料的制备方法：将耐磨钢基体脱碳处理得到耐磨钢基体，制备搪瓷粉末和陶瓷颗粒，然后将上述材料依次放入磨具中，双向加压然后在常压烧结得到氧化铝陶瓷与耐磨钢的复合材料。该发明的搪瓷层既可以润湿陶瓷层，又可以改善与耐磨钢基体的润湿性，形成化学键结合，部分搪瓷粉末填充到陶瓷层的孔隙中，耐磨钢基体与搪瓷层之间不易形成气泡，陶瓷层中的tio2-x和cuo作为烧结助剂能降低烧结温度，防止耐磨钢基体氧化，并提高制备效率，降低制备成本。中国发明专利cn103950238a还公开了一种耐冲击陶瓷复合板，包括陶瓷块、钢板块、橡胶板；陶瓷块与钢板块的面积相等；陶瓷块与钢板块连接构成陶瓷金属复合块，复数个陶瓷金属复合块之间通过减震缓冲层拼接排列；复数个经拼接排列后的陶瓷金属复合块的钢板块与橡胶板连接。其中，减震缓冲层为橡胶隔层；陶瓷块通过环氧树脂与钢板块连接构成陶瓷金属复合块。由此延长了氧化铝陶瓷使用寿命，提高了应用范围，为矿山设备节约了大量耐磨钢材损耗。中国发明专利cn103357854a还公开了一种陶瓷强化耐磨钢球，包括通过在铸造模具内壁刷涂微米级陶瓷颗粒的方式将所述微米级陶瓷颗粒镶嵌于所述钢球的表面和次表面而形成的强化层，所述强化层、所述钢球本体内部的钢基体从外到里形成层状结构。该发明所公开的陶瓷强化耐磨钢球，具有良好的抗撞击性能，且具有高耐磨、高硬度、耐腐蚀的优点，在相同研磨条件下具有较大的撞击能量，从而大大提高了研磨效率，对研磨物料无污染，保证了研磨物料的纯度，综合成本低。中国发明专利cn104139172a还公开了一种莫来石基陶瓷圆柱增强复合耐磨钢板成形方法，所述方法包括以下工艺过程：一、配制硅线石与铁复合粉，配比是：硅线石粉占80％wt，fe粉20％wt，混匀后在圆头圆柱形闭式挤压模具压制成圆头圆柱形预制块，常压1750℃烧结2小时形成莫来石，得到圆头莫来石基复合材料圆柱；二、取普碳钢作为基体钢板，将基体钢板四周用耐火砖和封箱泥制成反应池，将多个圆头莫来石基复合材料圆柱的圆头朝上放在钢板表面上，相互间留有一定的间隙，用一表面带圆盲孔的钢板将圆头莫来石基复合材料圆柱的圆头压住，300℃预热后将钢水浇注到圆头莫来石基复合材料圆柱的间隙中，钢水与圆柱及钢板将铸焊在一起，形成莫来石基陶瓷圆柱增强复合耐磨钢板。中国发明专利cn102600939a还公开了一种纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球其制造工艺，在钢球本体的其表面和次表面均匀镶嵌纳米氧化锆陶瓷。其制造工艺包括：纳米氧化锆陶瓷的配料，雾化干燥：筛分，干压致密，烧结致密化，粉碎打磨制粉，钢材选择，模锻成球，高温淬火，机油回火等。该发明采用纳米级部分氧化钇稳定的氧化锆粉，将晶粒度控制100nm以内，在模锻制钢球时表面添加氧化锆陶瓷粉，强化钢球表面，让其具有高强度、高韧性、耐磨性好、耐高温、耐腐蚀、刚度高、不导磁、电绝缘等特点；其密度为6.00g/cm3，莫氏硬度可高达9，抗压强度1170mpa，热膨胀率接近金属热膨胀率，并可靠地与钢球接合，显著地提高了钢球的强度和耐磨性能。采用该发明表面强化法具有投资少、见效快等优点。中国发明专利cn116354740a还公开了一种氧化铝陶瓷-钢材复合结构及其制备方法。所述复合结构具有复合钢材基体-复合钢材表面陶瓷化层-氧化铝陶瓷表面金属化层-氧化铝陶瓷基体结构；所述制备方法包括：将钢材粉体、第一金属粉体、陶瓷粉体组成的原料粉体经压制成型为素坯，烧结后得复合钢材基体；将含第二金属粉的浆料涂覆在复合钢材基体表面，干燥、煅烧、冷却、清洗，得复合钢材表面陶瓷化层；以氧化铝陶瓷作为基体通过第三金属粉在其表面进行涂层或镀膜处理，得氧化铝陶瓷表面金属化层；将表面陶瓷化的复合钢材基体与表面金属化的氧化铝陶瓷置于真空热压炉内，通过扩散焊连接复合钢材表面陶瓷化层与氧化铝陶瓷表面金属化层，得所述氧化铝陶瓷-钢材复合结构。中国发明专利cn117445499a还公开了一种陶瓷钢及其制备工艺，所述制备工艺包括将陶瓷纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维进行混合并进行拼网，得到纤维网格；在平整的基底上喷涂一层环氧树脂，待固化后，得到环氧树脂层；在环氧树脂层表面铺设纤维网格，再在纤维网格上喷涂一层环氧树脂，待固化后，形成纤维复合层，重复上述操作，形成多层纤维复合层；在多层纤维复合层表面喷涂一层环氧树脂，待固化后，即得所述陶瓷钢；该发明制备工艺中通过各原料的选择，能够提高制备陶瓷钢的抗冲击性能，此外，通过不同纤维直径以及长度的限定，使得各纤维之间相互交叉填充，进而提高制备陶瓷钢的抗冲击性能，进而使得制备得到的陶瓷钢具有优异的防弹性能。但是，目前获得的陶瓷强化钢普遍存在陶瓷与钢基体结合效果差，在较高的磨损载荷作用下，陶瓷易脱落，反而加剧钢材磨损的不足。
技术实现思路
1、为了克服普通陶瓷强化钢存在的陶瓷强化相与钢基体结合效果差，导致使用过程中因磨损载荷的作用陶瓷颗粒易剥落的不足，本发明提出采用原位合成方法在耐磨铸钢中原位合成高硬度碳化钛(tic)陶瓷相。为了确保tic陶瓷颗粒尺寸细小，使陶瓷强化钢具有高耐磨性前提下还保留有良好的强韧性，发明了复合加钛技术及高钛钢水和中碳硅-锰-铬合金钢水先分别冶炼随后均匀混合技术。
2、一种陶瓷颗粒强化耐磨铸钢及其制备方法，采用两台中频感应电炉分别冶炼高钛钢水和中碳硅-锰-铬合金钢水，具体制备工艺步骤是：
3、①采用两台中频感应电炉分别冶炼中碳硅-锰-铬合金钢水和高钛钢水；先在一台中频感应电炉内熔炼中碳硅-锰-铬合金钢水，使用废钢、铬铁和增碳剂混合加热熔化，钢水熔清后依次加入硅铁和锰铁，硅铁和锰铁全部熔化后，化验钢水成分，并将炉内钢水的化学组成及质量分数控制在0.51～0.58％c,1.13～1.28％si,0.55～0.74％mn,1.48～1.70％cr,≤0.040％p,≤0.040％s,余量为fe及不可避免的杂质；随后将钢水升温至1705～1718℃，并加入占炉内钢水质量分数0.05～0.08％的铝，然后将钢水出炉到钢包，钢水进入钢包前，钢包预热温度超过650℃；
4、②使用另一台中频感应电炉熔炼高钛钢水，熔炼高钛钢水时，炉料采用质量分数70.5～71.2％的q235废钢、4.50～4.65％的增碳剂、22.0～22.8％的钛铁、1.9～2.1％的氮化锰铁和0.12～0.15％的金属铝；q235废钢、增碳剂、钛铁、氮化锰铁和金属铝的总质量分数是100％；先将质量分数70.5～71.2％的q235废钢、4.50～4.65％的增碳剂和1.9～2.1％的氮化锰铁混合加热熔化，钢水全部熔化后，加入质量分数0.5～0.6％的钛铁，并将钢水升温至1612～1628℃，加入质量分数0.12～0.15％的金属铝，保温3～5分钟后，将其余钛铁经850～900℃预热100～120分钟后，全部加入炉内，钛铁全部熔化后，获得高钛钢水，然后电炉断电，当炉内高钛钢水降温至1407～1422℃时，将高钛钢水出炉到步骤①装有1705～1718℃中碳硅-锰-铬合金钢水的钢包内；高钛钢水加入量占钢包内中碳硅-锰-铬合金钢水质量分数的46～48％；高钛钢水全部进入钢包后，用喂丝机将多元合金线喂入钢水内，合金线插入到钢包内钢水下部，多元合金线头部离钢包底部距离30～50mm；合金线化学组成及其质量分数为：22.53～22.96％si,5.64～5.95％ba,7.26～7.88％mg,6.86～7.39％y,4.70～5.13％ca,<0.035％s,<0.040％p,余量为fe及不可避免的杂质；多元合金线直径多元合金线加入量占进入钢包内钢水质量分数的0.8～0.9％；
5、③钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1482～1497℃时，将其浇入树脂砂或水玻璃砂铸型，钢水凝固后开箱取出铸件，经打磨清砂后进行热处理；
6、④步骤③获得的铸件进行热处理，热处理工艺是：先将铸件随炉加热至880～910℃，保温90～120分钟后，出炉油冷，当铸件表面温度降至280～350℃时，将油冷后的铸件送入炉温达到260～360℃的加热炉内继续入炉加热至380～400℃，保温10～12小时后，炉冷至温度低于160℃，出炉空冷至室温，即可获得陶瓷颗粒强化耐磨铸钢。
7、如上所述钛铁的化学组成及质量分数为：69.55～70.76％ti,1.81～2.40％al,<0.5％ si,余量为fe及不可避免的杂质。
8、如上所述氮化锰铁的化学组成及质量分数为：75.27～76.03％mn,<0.5％c,4.12～4.38％n,<3.5％si,<0.3％p,<0.02％s,余量为fe及不可避免的杂质。
9、如上所述q235废钢的化学组成及质量分数为：0.14～0.22％c,0.17～0.32％si,0.30～0.65％mn,≤0.05％s,≤0.045％p,余量为fe及不可避免的杂质。
10、本发明为了获得陶瓷颗粒强化耐磨铸钢，需要克服普通陶瓷强化钢存在的陶瓷强化相与钢基体结合效果差，导致使用过程中因磨损载荷的作用陶瓷颗粒易剥落的不足。本发明创新性提出了采用原位合成方法在耐磨铸钢中原位合成高硬度碳化钛(tic)陶瓷相。碳化钛陶瓷是一种非常重要的金属陶瓷材料，其硬度非常高，可达到2800～3200hv，相当于高速钢的两倍以上。碳化钛陶瓷具有高熔点、高硬度、高耐磨性、优良的化学稳定性和良好的高温稳定性。为了确保tic陶瓷颗粒尺寸细小，使陶瓷强化钢具有高耐磨性前提下还保留有良好的强韧性，首先发明了复合加钛技术，在此基础上还发明了高钛钢水和中碳硅-锰-铬合金钢水先分别冶炼随后均匀混合技术。本发明具体制备工艺步骤是这样实现的：
11、本发明采用两台中频感应电炉，分别冶炼中碳硅-锰-铬合金钢水和高钛钢水，可以确保获得数量多和颗粒尺寸小的高硬度碳化钛(tic)陶瓷硬质相。先在一台中频感应电炉内熔炼陶瓷颗粒强化耐磨铸钢金属基体部分，暨中碳硅-锰-铬合金钢水。使用废钢、铬铁和增碳剂混合加热熔化，钢水熔清后依次加入硅铁和锰铁，硅铁和锰铁全部熔化后，化验钢水成分，并将炉内钢水的化学组成及质量分数控制在0.51～0.58％c,1.13～1.28％si,0.55～0.74％mn,1.48～1.70％cr,≤0.040％p,≤0.040％s,余量为fe及不可避免的杂质。本发明基体金属中不含钼、镍、钨、钒、铌等价格昂贵的金属，具有较低的生产成本。本发明金属基体部分含有0.51～0.58％c和1.48～1.70％cr，可以确保随后的淬火过程中，获得高硬度的马氏体基体组织。此外，加入1.13～1.28％si，可以确保淬火马氏体基体中含有3.5-4.8vol.％的残留奥氏体，有利于提高基体的韧性和塑性。随后将钢水升温至1705～1718℃，并加入占炉内钢水质量分数0.05～0.08％的铝，然后将钢水出炉到钢包，钢水进入钢包前，钢包预热温度超过650℃。钢水加热温度高达1705～1718℃，并将钢包的预热温度超过650℃，是为了确保随后加入的低温高钛钢水能在钢包内与中碳硅-锰-铬合金钢水能实现混合均匀，并使混合后钢水中的气体和夹杂物能从钢水中排除出来。
12、与此同时，本发明还使用另一台中频感应电炉同时熔炼高钛钢水，熔炼高钛钢水时，炉料采用质量分数70.5～71.2％的q235废钢(所述q235废钢的化学组成及质量分数为：0.14～0.22％c,0.17～0.32％si,0.30～0.65％mn,≤0.05％s,≤0.045％p,余量为fe及不可避免的杂质)、4.50～4.65％的增碳剂、22.0～22.8％的钛铁(所述钛铁的化学组成及质量分数为：69.55～70.76％ti,1.81～2.40％al,<0.5％ si,余量为fe及不可避免的杂质)、1.9～2.1％的氮化锰铁(所述氮化锰铁的化学组成及质量分数为：75.27～76.03％mn,<0.5％c,4.12～4.38％n,<3.5％si,<0.3％p,<0.02％s,余量为fe及不可避免的杂质)和0.12～0.15％的金属铝；q235废钢、增碳剂、钛铁、氮化锰铁和金属铝的总质量分数是100％。本发明冶炼高钛钢的炉料是q235废钢、增碳剂、钛铁、氮化锰铁和少量金属铝，上述炉料来源广、价格低廉，可以确保最后获得的陶瓷颗粒强化耐磨铸钢具有较低的生产成本。本发明加入质量分数高达4.50～4.65％的增碳剂和22.0～22.8％的钛铁，主要是利用碳和钛化合，原位生成高硬度碳化钛陶瓷相，其硬度非常高，可达到2800～3200hv。但是，高钛钢水的普通冶炼过程中，钛原子和碳原子在高温作用下，会自发长大，生长成粗大的块状tic。粗大的块状tic存在于耐磨铸钢中，磨损过程中，在磨损载荷作用下，由于tic脆性大，极易开裂和剥落，使陶瓷颗粒强化耐磨铸钢的优异耐磨性发挥不出来。本发明先将质量分数70.5～71.2％的q235废钢、4.50～4.65％的增碳剂和1.9～2.1％的氮化锰铁混合加热熔化，钢水全部熔化后，加入质量分数0.5～0.6％的少部分钛铁，并将钢水升温至1612～1628℃。由于加入了质量分数1.9～2.1％的氮化锰铁和0.5～0.6％的钛铁，氮化锰铁中的氮元素和钛铁的中钛元素极易化合，生成细小的高熔点tin颗粒，tin熔点高达3000℃。然后加入质量分数0.12～0.15％的金属铝，起脱氧作用，保温3～5分钟后，将其余钛铁(剩余大部分的钛铁)经850～900℃预热100～120分钟后，全部加入炉内，钛铁全部熔化后，获得高钛钢水，然后电炉断电。电炉断电高钛钢水冷却过程中，高熔点tin作为tic的凝固结晶核心，促进tic的析出，钢水降温至1407～1422℃时，高钛钢水中的钛元素在高熔点tin凝固核心作用下，全部结晶成细小的高硬度tic陶瓷颗粒。
13、本发明当炉内高钛钢水降温至1407～1422℃时，将高钛钢水出炉到步骤①装有1705～1718℃中碳硅-锰-铬合金钢水的钢包内；高钛钢水加入量占钢包内中碳硅-锰-铬合金钢水质量分数的46～48％，实现两种钢水的混合，有利于获得陶瓷颗粒强化耐磨铸钢。由于tic陶瓷颗粒熔点高达3140℃，即使与温度高达1705～1718℃的中碳硅-锰-铬合金钢水相混合，tic陶瓷颗粒也能稳定存在。由于tic陶瓷颗粒的密度小，只有4.93g/cm3，明显小于钢水的密度(7.0g/cm3)，tic陶瓷颗粒在钢水中易上浮，分布不均匀。为了实现tic陶瓷颗粒在钢水中分布均匀，本发明高钛钢水全部进入钢包后，用喂丝机将多元合金线喂入钢水内，多元合金线插入到钢包内钢水下部，多元合金线头部离钢包底部距离30～50mm；合金线化学组成及其质量分数为：22.53～22.96％si,5.64～5.95％ba,7.26～7.88％mg,6.86～7.39％y,4.70～5.13％ca,<0.035％s,<0.040％p,余量为fe及不可避免的杂质；多元合金线直径多元合金线加入量占钢包内钢水质量分数的0.8～0.9％。本发明多元合金线中含有7.26～7.88％mg，镁元素的熔点和沸点低，熔点648.8℃，沸点1107℃，加入高温钢水中会迅速气化，使钢包内的钢水发生激烈搅拌，促进tic陶瓷颗粒在钢水中分布均匀。此外，多元合金线中还含有5.64～5.95％ba,6.86～7.39％y,4.70～5.13％ca，可以促进铸钢基体凝固组织的显著细化，还可以减少铸钢中夹杂的数量和尺寸，显著提升陶瓷颗粒强化耐磨铸钢的强度和韧性。
14、本发明钢包内的钢水经扒渣、静置后，当温度降至1482～1497℃时，将其浇入树脂砂或水玻璃砂铸型，钢水凝固后开箱取出铸件，经打磨清砂后进行热处理。本发明铸造工艺简便，生产效率高，易于实现工业化生产。铸件的热处理工艺是：先将铸件随炉加热至880～910℃，保温90～120分钟后，可以实现金属基体奥氏体化，且加热至880～910℃，保温90～120分钟后，tic陶瓷颗粒数量、尺寸和硬度都不会发生变化。出炉油冷淬火，可以将高温奥氏体转变为高硬度的马氏体基体。当铸件表面温度降至280～350℃时，将油冷后的铸件送入炉温达到260～360℃的加热炉内，可以防止油冷淬火后的铸件因内应力过大而开裂。继续入炉加热至380～400℃，保温10～12小时后，炉冷至温度低于160℃，出炉空冷至室温，可以消除淬火内应力，稳定基体组织，获得强韧性和耐磨性优异的陶瓷颗粒强化耐磨铸钢。
15、本发明与现有技术相比，具有以下优点：
16、(1)本发明在高硬度马氏体基体上，原位合成了体积分数超过10％的高硬度tic陶瓷颗粒，tic颗粒尺寸细小，颗粒尺寸小于3μm，且在马氏体基体上分布均匀，确保了陶瓷颗粒强化耐磨铸钢具有高硬度和优异耐磨性，宏观硬度大于65hrc；在mm-200型环块磨损试验机上进行对比摩擦磨损试验，试样尺寸为12mm×12mm×19mm，对磨材料为gcr15钢，磨损载荷为196n，试验机转速为200rmp，磨损时间为2h。相同磨损条件下，本发明材料的耐磨性分别比cr12mov冷作模具钢、m2高速钢和cr26高铬铸铁提高280％、220％和130％。
17、(2)本发明材料抗拉强度大于1100mpa，冲击韧性大于15j/cm2，具有优异的强韧性，用做抗磨部件，可以确保抗磨部件的安全使用。
18、(3)本发明材料不含镍、钼、钒、钨、铌等昂贵合金元素，生产成本低廉，生产工艺简便。推广应用本发明材料，具有良好的经济和社会效益。
1.一种陶瓷颗粒强化耐磨铸钢的制备方法，其特征在于，采用两台中频感应电炉分别冶炼高钛钢水和中碳硅-锰-铬合金钢水，具体制备工艺步骤是：
2.按照权利要求1所述的一种陶瓷颗粒强化耐磨铸钢的制备方法，其特征在于，所述钛铁的化学组成及质量分数为：69.55～70.76％ti,1.81～2.40％al,<0.5％si,余量为fe及不可避免的杂质。
3.按照权利要求1所述的一种陶瓷颗粒强化耐磨铸钢的制备方法，其特征在于，所述氮化锰铁的化学组成及质量分数为：75.27～76.03％mn,<0.5％c,4.12～4.38％n,<3.5％si,<0.3％p,<0.02％s,余量为fe及不可避免的杂质。
4.按照权利要求1所述的一种陶瓷颗粒强化耐磨铸钢的制备方法，其特征在于，所述q235废钢的化学组成及质量分数为：0.14～0.22％c,0.17～0.32％si,0.30～0.65％mn,≤0.05％s,≤0.045％p,余量为fe及不可避免的杂质。
5.按照权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的一种陶瓷颗粒强化耐磨铸钢。
