本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种具有高强度和高耐磨性的合金钢。
背景技术：
合金钢里除铁、碳外，加入其他的合金元素，就叫合金钢。在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素就构成了铁碳合金。根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。
合金钢种类很多，通常按合金元素含量多少分为低合金钢(含量<5％)，中合金钢(含量5％～10％)，高合金钢(含量>10％)；按质量分为优质合金钢、特质合金钢；按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢(如软磁钢、永磁钢、无磁钢)等。
在工业生产中，有些化工生产设备中的某些部件在使用过程中要经受磨损，磨损是影响零件寿命的主要原因之一，并且，提高合金钢的强度是人们一直追寻的目标。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出一种具有高强度和高耐磨性的合金钢，目的是解决传统的合金钢的强度和耐磨性都不够高的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提出一种具有高强度和高耐磨性的合金钢，成分以铁为主，除铁以外的其他元素包括碳、锰、钼、镍、铜、硼、钛、镁和稀土铈，所述碳的含量为0.35-0.50%。
较佳地，所述合金钢各成分的重量百分比范围为：
碳0.35-0.50%，
锰0.25-0.30%,
钼0.05-0.12%,
镍1-5%，
铜0.05-0.12%，
硼0.04-0.08%，
钛0.10-0.15%，
镁0.5-0.8%，
稀土铈0.01-0.03%，
其余为铁。
较佳地，所述合金钢各成分的重量百分比为：
碳0.40%，
锰0.28%,
钼0.10%,
镍3%，
铜0.08%，
硼0.06%，
钛0.12%，
镁0.7%，
稀土铈0.03%，
其余为铁。
较佳地，所述合金钢各成分的重量百分比为：
碳0.45%，
锰0.30%,
钼0.08%,
镍2%，
铜0.08%，
硼0.06%，
钛0.14%，
镁0.8%，
稀土铈0.02%，
其余为铁。
较佳地，本发明的具有高强度和高耐磨性的合金钢的成分中还含有铌。
较佳地，所述铌的含量为0.5-1%。
与现有技术相比，本发明的合金钢中的锰含量较高，含少量杂质的锰坚而脆，锰不仅能增强铁的硬度，而且不会降低铁的延展性和韧性，可以有效增强合金钢的强度。并且，本发明的合金钢中还含有镁和稀土铈，镁可使合金钢的晶粒更加细致均匀，并提高合金钢的耐磨性，其具有的阻尼性能还可以起减震作用。此外，稀土铈有细化晶粒的作用，可以提高合金钢的使用寿命。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
本发明涉及一种具有高强度和高耐磨性的合金钢，成分以铁为主，除铁以外的其他元素包括碳、锰、钼、镍、铜、硼、钛、镁和稀土铈，碳的含量为0.35-0.50%。
优选地，合金钢各成分的重量百分比范围为：碳0.35-0.50%，锰0.25-0.30%,钼0.05-0.12%,镍1-5%，铜0.05-0.12%，硼0.04-0.08%，钛0.10-0.15%，镁0.5-0.8%，稀土铈0.01-0.03%，其余为铁。
本发明的合金钢中的锰含量较高，当锰含量较高时，锰可以取代铁或与铁、碳形成合金渗碳体。这种渗碳体以珠光形式出现，有利于珠光体的形成，并细化珠光体，可以明显提高合金钢的强度和硬度，并降低塑性。根据需要将锰的重量百分比设为0.25-0.30%，可以保证合金钢中残余奥氏体的数量，稳定合金钢的过热敏感性和尺寸稳定性。
然而，锰会增加合金钢在回火时的脆性，即在温度上升时，含有较多锰元素的合金钢的韧性会下降，这就需要适量钼元素的调和。重量百分比为0.05-0.12%的钼元素可以提高合金钢在回火时的淬透性、抗回火稳定性和韧性。
镁的耐凹陷性能较好，在合金钢中加入适量的镁，可以使合金钢的抗形变力较大，耐磨性较强。并且，镁可使合金钢的晶粒更加细致均匀，其具有的阻尼性能还可以起减震作用，可以在某些使用场合提高人的舒适性。
稀土铈有细化晶粒的作用，0.01-0.03%的稀土铈可以提高合金钢的使用寿命。
在一具体的实施例中，合金钢各成分的重量百分比为：碳0.40%，锰0.28%,钼0.10%,镍3%，铜0.08%，硼0.06%，钛0.12%，镁0.7%，稀土铈0.03%，其余为铁。
在另一具体的实施例中，合金钢各成分的重量百分比为：碳0.45%，锰0.30%,钼0.08%,镍2%，铜0.08%，硼0.06%，钛0.14%，镁0.8%，稀土铈0.02%，其余为铁。
优选地，本发明的具有高强度和高耐磨性的合金钢的成分中还含有铌。进一步地，铌的含量为0.5-1%。铌作为微合金化元素，加入合金钢中并不改变铁的结构，而是与合金钢中的碳氮结合，改变钢的显微结构。铌对合金钢的强化作用主要是细晶强化和弥散强化，铌能和钢中的碳氮生成稳定的碳化物和碳氮化物，而且还可以使碳化物分散并形成具有细晶化的钢。并且，铌还可以在较宽的范围内调整合金钢的韧性。因此，在合金钢中加入适量的铌不仅可以提高合金钢的强度，还可以提高合金钢的韧性、抗高温氧化性和耐蚀性，降低合金钢的脆性转变温度，进而获得更好的焊接性能和成型性能。
与现有技术相比，本发明的合金钢中的锰含量较高，含少量杂质的锰坚而脆，锰不仅能增强铁的硬度，而且不会降低铁的延展性和韧性，可以有效增强合金钢的强度。并且，本发明的合金钢中还含有镁和稀土铈，镁可使合金钢的晶粒更加细致均匀，并提高合金钢的耐磨性，其具有的阻尼性能还可以起减震作用。此外，稀土铈有细化晶粒的作用，可以提高合金钢的使用寿命。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
1.一种具有高强度和高耐磨性的合金钢，其特征在于成分以铁为主，除铁以外的其他元素包括碳、锰、钼、镍、铜、硼、钛、镁和稀土铈，所述碳的含量为0.35-0.50%。
2.如权利要求1所述的一种具有高强度和高耐磨性的合金钢，其特征在于所述合金钢各成分的重量百分比范围为：
碳0.35-0.50%，
锰0.25-0.30%,
钼0.05-0.12%,
镍1-5%，
铜0.05-0.12%，
硼0.04-0.08%，
钛0.10-0.15%，
镁0.5-0.8%，
稀土铈0.01-0.03%，
其余为铁。
3.如权利要求1所述的一种具有高强度和高耐磨性的合金钢，其特征在于所述合金钢各成分的重量百分比为：
碳0.40%，
锰0.28%,
钼0.10%,
镍3%，
铜0.08%，
硼0.06%，
钛0.12%，
镁0.7%，
稀土铈0.03%，
其余为铁。
4.如权利要求1所述的一种具有高强度和高耐磨性的合金钢，其特征在于所述合金钢各成分的重量百分比为：
碳0.45%，
锰0.30%,
钼0.08%,
镍2%，
铜0.08%，
硼0.06%，
钛0.14%，
镁0.8%，
稀土铈0.02%，
其余为铁。
5.如权利要求1所述的一种具有高强度和高耐磨性的合金钢，其特征在于其成分中还含有铌。
6.如权利要求5所述的一种具有高强度和高耐磨性的合金钢，其特征在于所述铌的含量为0.5-1%。
技术总结