一种高耐磨高锰钢及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高耐磨高锰钢及其制备方法及其制备方法，该耐磨高锰钢按重量百分比由以下组分组成：Mn6.0-14.0；C1.00-1.25；Si0.45-0.60；S≤0.03；Cr1.8-2.2；Ti0-2.0；Mo0-1.0；Fe80.0-90.0。制备方法，包括以下步骤：A、熔炼：将Mn、C、Si、P、S、Cr、Ti、Mo、Fe加入到炉内进行熔炼；B、变质处理：采用变质剂对步骤A中的熔炼液体进行变质处理C、浇注成型：将步骤B中的熔炼液体加入铸模中成型，得到初品；D、热处理：对步骤C中的初品进行水韧处理，然后在250℃-800℃下进行时效处理。本发明的目的是提供一种高韧性、高强度、高耐磨，长寿命高锰钢的制备方法。
【专利说明】一种高耐磨高锰钢及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐磨耐冲击高锰钢，本发明还涉及一种制备该耐磨耐冲击钢的方法。
【背景技术】
[0002]Mnl3是高锰耐磨钢，是抵抗强冲击、磨损材料中的最常用材料之一。高锰钢最大的特点有两个:一是外来冲击越大，其自身表层耐磨性越高；二是随着表面硬化层的逐渐磨损，新的加工硬化层会连续不断形成。特别适用于冲击磨料磨损和高应力碾碎磨料磨损工况，常用于制造球磨机衬板，锤式破碎机锤头，颚式破碎机颚板，圆锥破碎机轧白壁、破碎壁，挖掘机斗齿、斗壁，铁道道岔，拖拉机和坦克的履带板等抗冲击、抗磨损的铸件。高锰钢还用于防弹钢板，保险箱钢板等。
[0003]随着社会经济的发展，机械劳动的强度也越来越大，材料的使用寿命成为重要的影响因素，因此对材料的 要求也越来越高，这也就迫切需要一种更长使用寿命的材料来替代现有材料。
[0004]现有技术中由于高锰钢的配方和制备方法上的特性，不能进行热处理强化，热处理之后，组织内部的片状碳化物沿晶界析出，使铸件变脆，大幅度降低韧性，严重缩短材料的使用寿命。材料学基本知识指出，如果在热处理过程中碳化物以晶内析出代替沿晶析出，以球状颗粒代替片状网络，形成一种高硬度第二相质点弥散在高韧性基体的组织，就会大幅度提高材料的硬度和使用寿命。基于这种理论制备了该种高锰钢材料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有高锰钢不能热处理强化的缺陷，提供一种易于制备，韧性良好，耐磨性高，寿命长的高锰钢；同时提供制备该高锰钢的方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采用以下方案:
[0007]—种能热处理的耐磨高锰钢，其特征在于按重量百分比由以下组分组成:
[0008]Mn 6.0-14.0
C 1.00-1.25
Si 0.45-0.60
S <0.03
P <0.03
Cr 1.8-2.2
Ti 0-2.0
Mo 0-1.0
稀土 0-0.5
Fe 80.0-90.0 。
[0009]如上所述的一种高耐磨高锰钢，其特征在于按重量百分比由以下组分组成:
[0010]
Mn 12.0-14.0
C 1.00-1.25
Si 0.45-0.60
P <0.03
S <0.03
Cr 1.8-2.2
Ti 0-2.0
Mo 0-1.0
稀土 0-0.5
Fe 80.0-84.0。
[0011]本发明是一种制备 如上所述耐磨高锰钢的方法，其特征包括以下步骤:
[0012]A、熔炼
[0013]将Mn、C、S1、P、S、Cr、T1、Mo、Fe加入到炉内进行熔炼；
[0014]B、变质处理[0015]采用变质剂对步骤A中的熔炼液体进行变质处理
[0016]C、浇注成型
[0017]将步骤B中的熔炼液体加入铸模中成型，得到初品；
[0018]D、热处理
[0019]对步骤C中的初品进行水韧处理，然后在250°C -800°C下进行时效处理。
[0020]如上所述制备方法，其特征I是所述的变质剂由Re5%，Til5%，Ca5%，V0.5-2%,MoO-2%, Mgl5%, Fe56-60%组成，所述变质剂的用量为钢液重量的0.2-0.5%。特征2是改变了常见高锰钢在250°C -800°C下不能进行时效处理的特点(热处理后在晶界形成网状析出而使韧性降低)，所述高锰钢在250°C -800°C下进行时效处理后，在晶内析出球形硬质颗粒见图1，同时增加了材料的韧性、强度和耐磨性。
[0021]综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是:
[0022]本发明在铸造过程中加入自制变质剂，进行变质处理，再通过本发明技术方案中的热处理工艺对材料进行水韧处理，改善材料组织，使材料在晶粒内部生成球状碳化物见图2，而不会在晶界形成片状的碳化物网络，这样的组织使材料的韧性、强度和耐磨性有所增加，从而延长材料的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为耐磨耐冲击钢的显微组织示意图之一；
[0024]图2为耐磨耐冲击钢的显微组织示意图之一。
【具体实施方式】
[0025]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步描述:
[0026]实施例1
[0027]本发明高耐磨高锰钢，按重量百分比由以下组分组成:
[0028]
Mn 6.0%
C 1.00%
[0029]
Si 0.45%
S <0.03%
Cr 1.8%
Fe 81.2%。
[0030]制备方法，包括以下步骤:
[0031]A、熔炼
[0032]将Mn、C、S1、P、S、Cr、T1、Mo、Fe加入到炉内进行熔炼；
[0033]B、变质处理[0034]采用变质剂对步骤A中的熔炼液体进行变质处理
[0035]C、浇注成型
[0036]将步骤B中的熔炼液体加入铸模中成型，得到初品；
[0037]D、热处理
[0038]对步骤C中的初品进行水韧处理，然后在250°C _800°C下进行时效处理。
[0039]实施例2
[0040]本发明高耐磨高锰钢，按重量百分比由以下组分组成:
[0041]
[0042]
【权利要求】
1.一种高耐磨高锰钢，其特征在于按重量百分比由以下组分组成:
Mn
6.0-14.0%
C1.00-1.25%
Si0.45-0.60%
P≤0.03%
S≤0.03%
Cr1.8-2.2%
Ti0-2.0%
Mo0-1.0%
Fe
80.0-90.0% 。
2.根据权利I所述的一种高耐磨高锰钢，其特征在于按重量百分比由以下组分组成:
Mn 12.0-14.0%
C 1.00-1.25%
Si0.45-0.60%
P≤0.03%
S≤0.03%
Cr1.8-2.2%
Ti0-2.0%
Mo 0-1.0%
Fe 80.0-84.0% 。
3.一种制备如权利要求1或2所述高耐磨高锰钢的方法，其特征在于包括以下步骤:A、熔炼将Mn、C、S1、P、S、Cr、T1、Mo、Fe加入到炉内进行熔炼；B、变质处理采用变质剂对步骤A中的熔炼液体进行变质处理C、浇注成型将步骤B中的熔炼液体加入铸模中成型，得到初品；D、热处理对步骤C中的初品进行水韧处理，然后在250°C -800°c下进行时效处理。
4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于所述的变质剂由Re5%，Til5%，Ca5%，V0.5-2%，MoO-2%，Mgl5% ，Fe56-60%组成，所述变质剂的用量为钢液重量的0.2-0.5%。
【文档编号】C22C33/04GK103451546SQ201210596516
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年12月24日 优先权日:2012年12月24日
【发明者】李强, 陈春玲, 马明杰, 李雷 申请人:河南理工大学