一種超高錳鋼及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種超高錳鋼，包括：1.0wt％～1.6wt％的C，16wt％～20wt％的Mn，0.4wt％～1.2wt％的Si，1.0wt％～3.0wt％的Cr，0.2wt％～1.0wt％的Mo，0.003wt％～0.005wt％的B，0.1wt％～0.2wt％的Ti，0.03wt％～0.05wt％的Re，0～0.004wt％的S，0～0.004wt％的P和余量的Fe。本發明專利技術還提供了一種超高錳鋼的制備方法。本發明專利技術提高了合金元素Mn的含量，同時添加了Cr、Mo、B和Ti等合金元素，有效地提高了基體的強度和硬度，并且本發明專利技術通過對熱處理工藝進行調整，提高了超高錳鋼的強度、硬度、沖擊韌性和耐磨性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬領域，尤其涉及。
技術介紹
隨著現代工業的發展，大型設備如采礦設備、破碎設備和挖掘設備等在冶金和礦山等行業應用愈加廣泛，其抗磨配件重達幾噸到幾十噸，有效厚度均在IOOmm以上。高錳鋼廣泛應用于大型設備的抗磨配件，但是隨著工業的發展，傳統高錳鋼已經難以滿足工業需求。破碎是煤炭洗選過程的一個重要環節，破碎機破碎齒耐磨性好壞是破碎效率的關鍵因素，而破碎機破碎齒壽命長短則關乎生產的成本。目前，破碎齒主要采用改性高錳鋼， 該鋼種因韌性高和耐磨性好被廣泛應用于破碎齒等煤炭機械關鍵耐磨零部件，但是此種改性高錳鋼的使用壽命仍然較短。隨著高強耐磨材料的發展，研究者研發出了一種新型的錳鋼材料一超高錳鋼， 超高錳鋼是在原高錳鋼的化學成分上提高錳的含量，超高錳鋼的錳含量可達16wt% 19wt %。超高錳鋼與高錳鋼比較，超高錳鋼的初始硬度比高錳鋼高，兩種鋼的沖擊韌性相差不大，但是超高錳鋼鑄件不會出現早期斷裂的現象；此外，從經濟效益角度分析，超高錳鋼比高錳鋼性價比高，超高錳鋼的使用壽命是高錳鋼的I. 3 2倍。因此，研究者在對高錳鋼中增加錳含量，加入微量元素及相應的熱處理工藝設計等方面做了大量工作，以尋求進一步提高高錳鋼的力學性能、加工硬化性能及耐磨性。公開號為101250675A的中國專利公開了一種含鎢超高錳鋼的化學配方和熱處理工藝，其化學配方是在高錳鋼的基礎上提高錳含量，添加了 W、Cr和Re三種合金元素，此種高錳鋼經過熱處理后，在應用過程中強度、沖擊韌性和耐磨性仍然偏低。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題在于提供，由該方法制備的超高錳鋼具有較高的強度、沖擊韌性和耐磨性。有鑒于此，本專利技術公開了一種超高錳鋼，包括I. Owt% I. 6wt% 的 C ；16wt % 20wt % 的 Mn ;O. 4wt% I. 2wt% 的 Si ；I. Owt% 3. Owt% 的 Cr ；O. 2wt% I. Owt % 的 Mo ；O. 003wt % O. 005wt % 的 B ;O. Iwt % O. 2wt % 的 Ti ；O. 03wt % O. 05wt % 的 Re ;O O. 004wt%^ S ；O O. 004界1:%的 P ;余量的Fe。優選的，所述C的含量為I. 3wt% I. 5wt%。優選的，所述Mn的含量為18wt% 19wt%。優選的，所述Si的含量為O. 4wt% O. 6wt%。優選的，所述Mo的含量為O. 2wt% O. 4wt%。優選的，所述Re為La。本專利技術還公開了一種超高錳鋼的制備方法，包括以下步驟a)、將如下成分的原料鑄造，得到超高錳鋼鑄錠I. Owt% I. 6wt% 的 C, 16wt% 20wt% 的 Mn, O. 4wt% I. 2wt% 的 Si, Iwt% 3wt % 的 Cr, O. 2wt % I. Owt % 的 Mo, O. 003wt % O. 005wt % 的 B, O. Iwt % O. 2wt % 的 Ti,O. 03wt% O. 05界七％的Re，O O. 004界七％的S，O O. 004界七％的P和余量的Fe ；b)、將所述超高錳鋼鑄錠進行熱處理，具體為bOl)、將所述超高錳鋼鑄錠加熱至890°C 950°C進行第一次保溫處理和第一次冷卻，冷卻至600。。 650 0C ；b02)、將步驟bOl)得到的超高錳鋼鑄錠進行第二次保溫處理；b03)、將步驟b02)得到的超高錳鋼鑄錠加熱至1000°C 1100°C進行第三次保溫處理后水淬，得到超高錳鋼。優選的,步驟bOl)中所述第一次保溫處理的保溫時間為40min 60min,所述第一次冷卻的冷卻方式為爐冷。優選的,步驟b02)中所述第二次保溫處理的保溫時間為30min 60min。優選的,步驟b03)中所述第三次保溫處理的保溫時間為40min 60min。與現有技術相比，本專利技術的超高錳鋼在傳統高錳鋼的基礎上提高錳的含量，錳元素在鋼的基體中形成(Fe、Mn)3C、Mn7C等碳化物，極大地提高了鋼的強度和沖擊韌性，同時添加了 Cr、Mo、B和Ti等合金兀素，能夠有效地細化晶粒，改善碳化物的大小和形態，提聞基體的強度和硬度。本專利技術在制備超高錳鋼的過程中，經過鑄造工序和熱處理工序后得到了超高錳鋼。在熱處理過程中，將經過鑄造的超高錳鋼鑄錠加熱至890°C 950°C進行第一次保溫處理和第一次冷卻，冷卻至600°C 650°C，使超高錳鋼鑄錠奧氏體化；隨后將冷卻至 600°C 650°C的超高錳鋼鑄錠進行第二次保溫處理，使鋼中析出碳化物，形成共析組織， 同時細化晶粒為下一步水韌處理做準備；最后將第二次保溫處理后的超高錳鋼鑄錠加熱至 1000°C 1100°C進行第三次保溫處理和水淬冷卻，此階段的水韌處理使基體中的碳化物溶于奧氏體中，形成單一的奧氏體組織，能夠有效地提高超高錳鋼的強度和沖擊韌性。綜上所述，本專利技術通過設計合理的超高錳鋼的配方和熱處理工藝，不僅提高了超高錳鋼的強度和沖擊韌性，并且還提高了超高錳鋼的耐磨性，從而獲得了強度、沖擊韌性和耐磨性能都較高的綜合機械性能良好的新材料。附圖說明圖I為本專利技術的熱處理工藝圖。具體實施方式為了進一步理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本專利技術的特征和優點，而不是對本專利技術權利要求的限制。本專利技術實施例公開了一種超高錳鋼，包括I. Owt% I. 6wt% 的 C ；16wt % 20wt % 的 Mn ;O. 4wt% I. 2wt% 的 Si ；I. Owt% 3. Owt% 的 Cr ；O. 2wt% I. Owt % 的 Mo ；O. 003wt % O. 005wt % 的 B ;O. Iwt % O. 2wt % 的 Ti ；O. 03wt % O. 05wt % 的 Re ;O O. 004wt%^ S ；O O. 004wt%^ P ；余量的Fe。本專利技術提供的超高錳鋼中含有C，C能夠使得超高錳鋼兼具較高的強度和韌性。對于超高錳鋼來說，C含量過高時，組織中會產生網狀碳化物，導致超高錳鋼的脆性增加；(含量過低時，超高錳鋼的硬度會大幅度下降，降低鋼的耐磨性，因此，本專利技術中所述C的含量為 I. Owt % I. 6wt%,優選為 I. 3wt% I. 5wt%。Mn是奧氏體錳合金鋼的主要成分，錳一部分固溶于奧氏體,增加過冷奧氏體的穩定性，提高淬透性，另一部分存在于(Fe、Mn)3C、Mn7C等碳化物中，極大地提高了鋼的強度和沖擊韌性，提高錳的含量會顯著提高合金的強度和硬度。在本專利技術中，Mn的含量為 16wt% 20wt%,優選為 18wt% 19wt%。Cr與鋼中的碳結合，生成$6、(>)3(等多型的化合物，這種碳化物以分散的硬質點存在于鋼的基體中，提高了鋼的初始硬度。本專利技術中Cr的含量為1.0wt% 3. 0wt%。Si是改善碳化物結構和形態的主要元素，提高Si的含量有助于共晶碳化物呈高硬度的MC型結構，有助于改善碳化物形態，但是硅的含量過高，將降低鋼的韌性，因此，本專利技術中Si的含量為O. 4wt% I. 2wt%,優選為O. 4wt% O. 6本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫偉，薛會鋒，嚴峻，
申請(專利權)人：三一重型裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：