一种中低碳锰钢的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种中低碳锰钢，所含化学元素质量百分数如下：C：0.2％-0.3％；Mn：4.6％-5.2％；B：1.2％-1.6％；Si：0.25％-0.35％；Cr：0.2％-0.3％；Ni：0.2％-0.4％；Nb：0.004％-0.006％；Al：0.10％-0.14％；V：0.005％-0.01％；Mo：0.6％-1.2％；S：0-0.02％；P：0-0.03％；余料为Fe。将生铁与废铁按2：(3-5)的比例投入炉中，脱硫脱氧后依次加入Si、Ni、V、Mn、Nb、Mo、Al、Cr、B、W进行合金化，投入各元素的时间间隔为1.5-2分钟，然后采用精炼剂精炼、浇铸，得到铸锭；将铸锭放入热处理炉中，先由室温升温至910-920℃，保温3-4h；再降温至620-630℃，保温1-1.5h；再降温至300-310℃，保温1-2h；再升温至520-530℃，保温2-3h，取出空冷，得到中低碳锰钢。
【专利说明】一种中低碳锰钢
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁材料【技术领域】，尤其涉及一种中低碳锰钢。
【背景技术】
[0002] 锰钢在强烈的冲击、挤压条件下，表层可迅速发生加工硬化现象，使其在心部仍保 持奥氏体良好的韧性和塑形同时硬化层具有良好的耐磨性能。因此，被广泛用于制作破碎 机械、滚珠轴承、铁轨等受磨件，同时，锰钢作为结构材料时，具有良好的强度，并能降低材 料的使用量。现有技术中，锰钢通常使用高锰含量和高碳含量，使得锰钢在具有较高的机械 强度的同时，其他性能不足，需要进行改进。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种中低碳锰钢，其综合性能好 且成本较低。
[0004] 本发明提出的一种中低碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：C : 0. 2% -0. 3% ；Mn ：4. 6% -5. 2% ；B ：1. 2% -I. 6% ；Si ：0. 25% -〇. 35% ；Cr ：0. 2% -〇. 3% ； Ni ：0. 2 % -0. 4 % ；Nb ：0. 004 % -〇. 006 % ；A1 ：0. 10 % -〇. 14 % ；V ：0. 005 % -〇. 01 % ；Mo ： 0· 6% -I. 2% ;S :0-0· 02% ;P :0-0· 03% ;余料为 Fe ;
[0005] 在制备过程中，根据上述配比并按照以下步骤进行制备所述中低碳锰钢：
[0006] Sl :熔炼，将生铁与废铁按2 : (3-5)的比例投入炉中作为铁基来源，进行脱硫脱氧 后，依次加入3丨、附、￥^11、他^〇31、(>、8、1进行合金化，投入各元素的时间间隔为1.5-2 分钟，合金化后采用精炼剂精炼、浇铸，得到铸锭；
[0007] S2 :热处理，将Sl中获得的铸锭放入热处理炉中，先由室温以170-180°C /h速率 升温至910-920°C，保温3-4h ;再以170-180°C /h速率降温至620-630°C，保温1-1. 5h ;再以 80-90°C /h 速率降温至 300-3KTC，保温 l_2h ;再以 180-190°C /h 速率升温至 520-530°C， 保温2-3h，取出空冷，得到中低碳锰钢。
[0008] 优选地，在步骤Sl中，生铁与废铁按1 :2的比例投入炉中作为铁基来源。
[0009] 优选地，在步骤S2中，由室温以175°C /h速率升温至915°C，保温3. 5h。
[0010] 优选地，在步骤S2中，以175°C /h速率降温至615°C，保温70min。
[0011] 优选地，在步骤S2中，以85°C /h速率降温至305°C，保温1.5h。
[0012] 优选地，在步骤S2中，以185°C /h速率升温至525°C，保温2. 5h，取出空冷。
[0013] 优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：C :0.22%-0.27% ;Mn :4. 8%-5.0%; B ：1. 24 % -1. 52 % ；Si ：0. 28 % -〇. 32 % ；Cr ：0. 22 % -〇. 29 % ；Ni ：0. 23 % -〇. 37 % ；Nb ： 0. 0045 % -0. 0057 % ；A1 ：0. 11 % -〇. 13 % ；V ：0. 005 % -〇. 009 % ；Mo ：0. 7 % -I. I % ；S ： 0-0· 02% ;P :0-0· 03% ;余料为 Fe。
[0014] 优选地，其所含化学元素的质量百分数如下：C :0. 25% ;Si :0. 3% ;Cr :0. 25% ;Mn : 4. 9% ；Ni ：0. 3% ；Nb ：0. 005% ；A1 ：0. 12% ；V ：0. 008% ；B ：1. 3% ；Mo ：0. 9% ；S ：〇-〇. 02% ； P :0-0· 03% ;余料为 Fe。
[0015] 本发明中，采用了较为合理的锰元素含量，并配合较低含量的碳元素含量，复合添 加了硼和钥作为重要的合金元素，并合理选择多种合金元素进行复合添加，优化了各元素 的组合配比，在熔炼过程中，使用部分废铁作为铁基来源，提高了合金的质量均匀性并降低 了合金的成本，合理设置了元素投放次序，并控制了合金的夹杂氧化物量和气孔度；在热处 理过程中，对热处理制度进行了优化，优化了各项参数，使得合金兼顾了高强度、高硬度、良 好的韧性和红硬性。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合具体实例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明， 而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明 的保护范围内。
[0017] 实施例1
[0018] 一种中低碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
[0019] C ：0. 25% ；Si ：0. 3% ；Cr ：0. 25% ；Mn ：4. 9% ；Ni ：0. 3% ；Nb ：0. 005% ；A1 ：0. 12% ； V :0· 008% ;B :1. 3% ;Mo :0· 9% ;S :0· 01% ;P :0· 02% ;余料为 Fe ;
[0020] 在制备过程中，根据上述配比并按照以下步骤进行制备所述中低碳锰钢：
[0021] Sl :熔炼，将生铁与废铁按1 :2的比例投入炉中作为铁基来源，进行脱硫脱氧后， 依次加入Si、Ni、V、Mn、Nb、Mo、Al、Cr、B、W进行合金化，投入各元素的时间间隔为2分钟， 合金化后采用精炼剂精炼、浇铸，得到铸锭；
[0022] S2 :热处理，将Sl中获得的铸锭放入热处理炉中，先由室温以175°C /h速率升温 至915°C，保温3. 5h ;再以175°C /h速率降温至625°C，保温70min ;再以85°C /h速率降温 至305°C，保温I. 5h ;再以185°C /h速率升温至525°C，保温2. 5h，取出空冷，得到中低碳锰 钢。
[0023] 实施例2
[0024] -种中低碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
[0025] C ：0. 3% ；Si ：0. 25% ；Cr ：0. 3% ；Mn ：4. 6% ；Ni ：0. 4% ；Nb ：0. 004% ；A1 ：0. 14% ； V :0· 005% ;B :1. 6% ;Mo :0· 6% ;S :0· 01% ;P :0· 02% ;余料为 Fe ;
[0026] 在制备过程中，根据上述配比并按照以下步骤进行制备所述中低碳锰钢：
[0027] Sl :熔炼，将生铁与废铁按2 :5的比例投入炉中作为铁基来源，进行脱硫脱氧后， 依次加入Si、Ni、V、Mn、Nb、Mo、Al、Cr、B、W进行合金化，投入各元素的时间间隔为L 8分 钟，合金化后采用精炼剂精炼、浇铸，得到铸锭；
[0028] S2 :热处理，将Sl中获得的铸锭放入热处理炉中，先由室温以170°C /h速率升温 至920°C，保温3h ;再以180°C /h速率降温至620°C，保温I. 5h ;再以80°C /h速率降温至 310°C，保温Ih ;再以190°C /h速率升温至520°C，保温3h，取出空冷，得到中低碳锰钢。
[0029] 实施例3
[0030] 一种中低碳锰钢，其所含化学元素的质量百分数如下：
[0031] C ：0. 2% ；Si ：0. 35% ；Cr ：0. 2% ；Mn ：5. 2% ；Ni ：0. 2% ；Nb ：0. 006% ；A1 ：0. 10% ； V :0· 01% ;B :1. 2% ;Mo :1. 2% ;S :0· 02% ;P :0· 03% ;余料为 Fe ;
[0032] 在制备过程中，根据上述配比并按照以下步骤进行制备所述中低碳锰钢：
[0033] Sl :熔炼，将生铁与废铁按2 :3的比例投入炉中作为铁基来源，进行脱硫脱氧后， 依次加入Si、Ni、V、Mn、Nb、Mo、Al、Cr、B、W进行合金化，投入各元素的时间间隔为L 5分 钟，合金化后采用精炼剂精炼、浇铸，得到铸锭；
[0034] S2 :热处理，将Sl中获得的铸锭放入热处理炉中，先由室温以180°C /h速率升 温至910°C，保温4h ;再以170°C /h速率降温至630°C，保温Ih ;再以90°C /h速率降温至 300°C，保温2h ;再以180°C /h速率升温至530°C，保温2h，取出空冷，得到中低碳锰钢。
[0035] 在实施例1-3中，测试制得的中低碳锰钢的各项机械性能，性能数据如表1所示。
[0036]
【权利要求】
1. 一种中低碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量百分数如下：C : 0. 2% -o. 3% ；Mn ：4. 6% -5. 2% ；B ：1. 2% -I. 6% ；Si ：0. 25% -〇. 35% ；Cr ：0. 2% -〇. 3% ； Ni ：0. 2 % -0. 4 % ；Nb ：0. 004 % -〇. 006 % ；A1 ：0. 10 % -〇. 14 % ；V ：0. 005 % -〇. 01 % ；Mo ： 0? 6% -I. 2% ;S :0-0? 02% ;P :0-0? 03% ;余料为 Fe ; 在制备过程中，根据上述配比并按照以下步骤进行制备所述中低碳锰钢： 51 :熔炼，将生铁与废铁按2: (3-5)的比例投入炉中作为铁基来源，进行脱硫脱氧后， 依次加入Si、Ni、V、Mn、Nb、Mo、Al、Cr、B、W进行合金化，投入各元素的时间间隔为1 ? 5-2分 钟，合金化后采用精炼剂精炼、浇铸，得到铸锭； 52 :热处理，将SI中获得的铸锭放入热处理炉中，先由室温以170-180°C /h速率升温 至 910-920°C，保温 3-4h;再以 170-180°C /h 速率降温至 620-630°C，保温 l_1.5h;再以 80-90°C /h 速率降温至 300-3KTC，保温 l_2h ;再以 180-190°C /h 速率升温至 520-530°C， 保温2-3h，取出空冷，得到中低碳锰钢。
2. 根据权利要求1所述的中低碳锰钢，其特征在于，在步骤Sl中，生铁与废铁按1 :2的 比例投入炉中作为铁基来源。
3. 根据权利要求1或2所述的中低碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，由室温以175°C/ h速率升温至915°C，保温3. 5h。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的中低碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，以175°C / h速率降温至615°C，保温70min。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的中低碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，以85°C /h 速率降温至305°C，保温I. 5h。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的中低碳锰钢，其特征在于，在步骤S2中，以185°C / h速率升温至525°C，保温2. 5h，取出空冷。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的中低碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量 百分数如下：C :0? 22% -0? 27% ;Mn :4. 8% -5. 0% ;B :1. 24% -L 52% ;Si :0? 28% -0? 32% ; Cr：0. 22% -0. 29% ；Ni：0. 23% -〇. 37% ；Nb：0. 0045% -〇. 0057%；A1：0. 11% -〇. 13% ；V： 0? 005% -0? 009% ;Mo :0? 7% -I. 1% ;S :0-0? 02% ;P :0-0? 03% ;余料为 Fe。
8. 根据权利要求1-7任一项所述的中低碳锰钢，其特征在于，其所含化学元素的质量 百分数如下：C :0? 25% ;Mn :4. 9% ;B :1. 3% ;Si :0? 3% ;Cr :0? 25% ;Ni :0? 3% ;Nb :0? 005% ; Al :0? 12% ;V :0? 008% ;Mo :0? 9% ;S :0-0? 02% ;P :0-0? 03% ;余料为 Fe。
【文档编号】C22C33/04GK104313497SQ201410523184
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】郑洪
申请人:合肥恒泰钢结构有限公司