一种奥氏体高锰钢的锻造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种奥氏体高锰钢的锻造工艺，所述奥氏体高猛钢以重量百分比计由下列组份组成：C?1.05-1.15，Mn?11.0-12.0，Ni?1.50-2.50，Mo?2.0-2.4，Ce?0.05-0.10，B?0.003-0.005，Si?0.6-0.7，S＜0.01，P＜0.01，其余为Fe；所述锻造工艺包括如下步骤：1）锻造前将钢锭加热到1120-1140℃，保温2-3小时，然后空冷到室温；2）再将钢锭加热到780-820℃，保温3-4小时，炉冷；3）锻造加热速度<180℃/h，加热温度为1220-1240℃，锻造温度区间980-1160℃；利用锻后余热直接进行固溶处理。
【专利说明】一种奥氏体高锰钢的锻造工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及锻造领域，特别涉及一种奥氏体高锰钢的锻造工艺。
【背景技术】
[0002]经典的奥氏体高锰钢含1.1% C，13% Mn，由Steve Hadfield于1882年前推出。由于奥氏体高锰钢具有高韧性的同时具有优异的加工硬化能力，使它在受冲击磨损工作条件下表现出优异的耐磨性能，因此，它被广泛的应用于制作冶金、矿山、建材、煤炭、铁路、军工和机械等行业使用的耐磨件。一百多年来，人们为了进一步提高它的耐磨性能，对该钢进行了大量的理论研究和生产实践，从而派生出大量的再合金化奥氏体锰钢。1998年俄罗斯学者沃洛宁柯比较全面的总结了作为耐磨材料的奥氏体锰钢的研究成果，他把再合金化奥氏体猛钢分为三元系、无Cr四元系、含Cr四元系、无Cr五元系、含Cr五元系、无Cr六元系、含Cr六元系、无Cr七元素、含Cr七元素以及更复杂的合金系等10个系列，共列举了近70种成分奥氏体锰钢研究成果，其中所涉及的再合金化元素有Cr、V、T1、Nb、N1、N、Al、S1、B、Zr、Mo、Cu和稀土等，可以说一百多年来研究人员几乎使用了所有的常用的合金化元素对其进行再合金化处理。
[0003]耐磨奥氏体锰钢锻造工艺性能十分差、机械加工困难是众所周知的事实，因此，一直以来耐磨奥氏体锰钢件都是铸造状态使用，无法获得锻态高锰钢耐磨件，这不利于高锰钢耐磨性能的进一步开发，在一定程度上限制了高锰钢的使用。这一方面人们曾经做了大量的研究工作和生产实践。有文献报道最早是Grigorkin等对锰含量高于传统高锰钢和碳含量低于传统高锰钢的不同成分系列奥氏体锰钢进行锻造试验，发现碳含量较低的奥氏体锰钢具有较好的可锻性能。我国的工程技术人员也成功的在实际生产中获得锻造高锰钢，但其碳含量比传统的高锰钢低，同时锻造工艺十分复杂，在实际工业生产中实现难度较大。然而，对于传统高锰钢来讲，碳含量降低会大大降低它的加工硬化能力和抗磨损使用性能。因此，为保证锻造高锰钢具 有更加满意的耐磨使用性能，应当锻造制备碳和锰含量与传统高猛钢成分相当的奥氏体高猛钢。1981年波兰的Stanislaw Krol对传统耐磨奥氏体猛钢小试件进行热加工，得到力学性能十分优异的锻态高锰钢(抗拉强度提高20%、屈服强度提高100%、冲击韧度提高15% )。另外，其他学者也在这方面进行了试验研究工作，并且发现高锰钢经过热轧后，沿轧制方向碳化物奥氏体沿晶界大量析出，造成宏观条状组织，晶粒细化也不明显。可以说，这些试验都是停留在实验室的小试样，在实际生产中实现高锰钢的锻造是十分困难的，因此，锻造高锰钢在实际生产中一直没有得到广泛的应用。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种奥氏体高锰钢的锻造工艺。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]一种奥氏体高锰钢的锻造工艺，所述奥氏体高猛钢以重量百分比计由下列组份组成:C 1.05-1.15, Mn 11.0-12.0，Ni 1.50-2.50, Mo 2.0-2.4，Ce0.05-0.10，B
0.003-0.005，Si 0.6-0.7，S〈0.01，Ρ〈0.01，其余为Fe ;所述锻造工艺包括如下步骤:
[0007]I)锻造前将钢锭加热到1120-1140°C，保温2-3小时，然后空冷到室温；
[0008]2)再将钢锭加热到780-820°C，保温3-4小时，炉冷；
[0009]3)锻造加热速度180-240 °C /h,加热温度为1220-1240 °C，锻造温度区间980-1160°C ;利用锻后余热直接进行固溶处理。
[0010]本发明具有如下有益效果:
[0011]1)对经典的奥氏体耐磨钢进行了合金化调整成分处理，添加了 N1、Mo、Ce和B作为合金元素，这几个合金元素与Mn、C、Si等元素协同作用，改善高锰钢的高温韧性。
[0012]2)改进了锻造工艺，在锻造前进行两次加热处理，第一次为固溶处理，第二次为退火处理，进一步改善其高温韧性，同时改善锻造加热升温速率和锻造温度区间，提高终锻温度至980°C，从而成功地获得了奥氏体高锰钢锻件，解决了人们长期以来耐磨奥氏体锰钢件都是铸态使用的历史。
[0013]3 )本发明获得的锻造奥氏体高锰钢的常规力学性能:O b 1050-1 1OOMPa,σ s680-720MPa, aKU≥270J/cm2,耐冲击磨损性能比传统ZGMnl3钢提高1.2倍以上，耐滚动接触疲劳性能比传统ZGMnl3钢提高65%以上。
【具体实施方式】
[0014]实施例一
[0015]一种奥氏体高锰钢的锻造工艺，所述奥氏体高猛钢以重量百分比计由下列组份组成:C 1.05, Mn 12.0, Ni 1.50, Mo 2.4，Ce 0.05, B 0.005，Si 0.6，S〈0.01，Ρ〈0.01，其余为
Fe ;所述锻造工艺包括如下步骤:
[0016]I)锻造前将钢锭加热到1120°C，保温3小时，然后空冷到室温；
[0017]2)再将钢锭加热到780°C，保温4小时，炉冷；
[0018]3)锻造加热速度180°C /h，加热温度为1240°C，锻造温度区间980-1160°C ;利用锻后余热直接进行固溶处理。
[0019]实施例二
[0020]一种奥氏体高锰钢的锻造工艺，所述奥氏体高猛钢以重量百分比计由下列组份组成:C 1.15, Mn 11.0, Ni 2.50, Mo 2.0, Ce 0.10, B 0.003，Si 0.7，S〈0.01，Ρ〈0.01，其余为
Fe ;所述锻造工艺包括如下步骤:
[0021]I)锻造前将钢锭加热到1140°C，保温2小时，然后空冷到室温；
[0022]2)再将钢锭加热到820°C，保温3小时，炉冷；
[0023]3)锻造加热速度240°C /h，加热温度为1220°C，锻造温度区间980-1160°C ;利用锻后余热直接进行固溶处理。
[0024]实施例三
[0025]一种奥氏体高锰钢的锻造工艺，所述奥氏体高猛钢以重量百分比计由下列组份组成:C 1.10，Mn 11.50，Ni 2.0, Mo 2.2，Ce 0.08，B 0.004，Si 0.65，S〈0.01，Ρ〈0.01，其余
为Fe ;所述锻造工艺包括如下步骤:
[0026]I)锻造前将钢锭加热到1130°C，保温2.5小时，然后空冷到室温；[0027]2)再将钢锭加热到800°C，保温3.5小时，炉冷；
[0028]3)锻造加热速度210°C /h，加热温度为1230°C，锻造温度区间980-1160°C ;利用
锻后余热直接进行固溶处理。
[0029] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、 具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种奥氏体高锰钢的锻造工艺，其特征在于，所述奥氏体高猛钢以重量百分比计由下列组份组成:c 1.05-1.15，Mn 11.0-12.0, Ni 1.50-2.50，Μο2.0-2.4，Ce 0.05-0.10，B0.003-0.005，Si 0.6-0.7，S〈0.01，Ρ〈0.01，其余为Fe ;所述锻造工艺包括如下步骤: 1)锻造前将钢锭加热到1120-1140°c，保温2-3小时，然后空冷到室温； 2)再将钢锭加热到780-820°C，保温3-4小时，炉冷；3)锻造加热速度<180°C/h，加热温度为1220-1240°C，锻造温度区间980-1160°C ;利用锻后余热直接 进行固溶处理。
【文档编号】C21D8/00GK103667889SQ201210336812
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】吴浩 申请人:中航卓越锻造（无锡）有限公司