一种高锰钢耐磨衬板及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高锰钢耐磨衬板及其制备方法，属于耐磨材料【技术领域】，各成分及其重量百分比为：C：1.1-1.3％、Mn：12-15％、Si：0.4-0.8％、Cr：1.8-2.6％、Al：0.016-0.04％、P≤0.014％、Re：0.02-0.1％，Ti：0.06-0.16％，Nb：0.028-0.04％，Mo:0.1-0.15％；余量为Fe。本发明强度、韧性高，HRC为300—320，冲击韧性≥52J/cm2，加入合金元素细化组织，形成细化奥氏体，提高其耐磨性，使用寿命大于6000h。
【专利说明】一种高锰钢耐磨衬板及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐磨材料【技术领域】，具体涉及一种高锰钢耐磨衬板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]耐磨材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高【技术领域】和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业具有十分重要的作用。
[0003]耐磨材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，耐磨材料约占85 %。随着信息社会的到来，特种耐磨材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高【技术领域】的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。
[0004]耐磨衬板，是指耐磨钢板通过切割、卷板变形、打孔和焊接等生产工艺加工而成各种耐磨衬板，如输送机衬板、给煤机底板/旋风分离器倒锥和衬板、耐磨叶片等，耐磨寿命可比普通钢板提高15倍以上。
[0005]高猛钢(high manganese steel)是指含猛量在10%以上的合金钢。
[0006]在中国专利申请号:201310051686中公开了一种耐磨衬板及其制备方法，耐磨衬板的组成元素及质量百分比为:c:0.25% -0.30 %, Mn:0.70 % -0.90 %, Si:0.30 % -0.60 %, Cr:0.8 % -1.10 %, Mo:0.15 % -0.25 %, Al:0.015 % -0.050 %, Zr:0.025% -0.050%,Cu ( 0.50%,Nb ( 0.020%, Sn ( 0.020%，余量为 Fe 以及不可避免的杂质。其制备方法包括以下步骤:S1、原料配制:按照耐磨衬板的组成元素及质量百分比配制原料；S2、铸造:将上述配制好的原料进行冶炼、浇注成型，得到成型衬板；S3、浇冒口切割:将上述成型衬板预热后热割、热刨；S4、热处理:将上述热刨后的成型衬板进行表面打磨处理，然后升温至950~1000°C时进行正火，待温度为900~950°C时进行淬火，淬火后保温，然后出炉空冷，在温度为190~220°C的条件下回火，回火后保温，即得到成品耐磨衬板。该技术方案中的组分仍需进一步改进以提高其使用寿命。
【发明内容】
[0007]针对上述问题，本发明提供了一种高锰钢耐磨衬板及其制备方法，该技术方案具有寿命长、硬度高、冲击韧性好等优点。
[0008]为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为:
[0009]一种高锰钢耐磨衬板，各成分及其重量百分比为:C:1.1-1.3%, Mn:12-15%,Si:0.4-0.8 Cr:1.8-2.6 Al:0.016-0.04 %, P ^ 0.014 %, Re:0.02-0.1 %, Ti:
0.06-0.16%, Nb:0.028-0.04%, Mo:0.1-0.15% ;余量为 Fe。
[0010] 优选的，各成分及其重量百分比为:C:1.15-1.3%, Mn:13-15%, S1:0.5-0.8%,Cr:2.0-2.6%, Al:0.018-0.03 %, P ^ 0.014 %, Re:0.04-0.1 %, Ti:0.08-0.16%, Nb:0.028-0.04%, Mo:0.11-0.15% ;余量为 Fe。
[0011]优选的，各成分及其重量百分比为:C:1.2%,Mn:14%,Si:0.6%, Cr:2.2%,Mn:
1.8%,Al:0.02%,P:0.012%,Re:0.06%, T1:0.l%,Nb:0.032%,Mo:0.12% ;余量为 Fe。
[0012]优选的，各成分及其重量百分比为:C:1.22%、Mn:14.5%、Si:0.7%, Cr:2.4%,Al:0.024%, P:0.008%, Re:0.08%, Ti:0.12%, Nb:0.034%, Mo:0.13% ;余量为 Fe。
[0013]所述高锰钢耐磨衬板的制备方法，包括以下步骤:
[0014](I)原料熔炼，温度为 1580— 1640°C ；
[0015](2)变质处理，加入Nb铁、Ti铁及Re ；
[0016](3)浇注，温度为 1400— 1430°C ；
[0017](4)热处理，先在 860 — 900°C保温 1.4一 1.8h，再在 600— 630°C保温 2.6—3.2h，最后在 1000— 1100°C保温 1.8 — 2h。
[0018]优选的，在出钢 前12 — 18min加入Nb铁、Ti铁及Re。
[0019]优选的，在步骤⑴中分2— 4次加入锰钢；防止锰冻结。
[0020]C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高综合性能。
[0021 ] Si促使碳化物析出。
[0022]Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。
[0023]Al能够提高力学性能。
[0024]Mn是强化元素，提高耐磨性。
[0025]Ti能够细化组织，防止脆裂。
[0026]Nb提高强度和韧性。
[0027]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0028]本发明强度、韧性高，HRC为300— 320，冲击韧性≥52J/cm2，加入合金元素细化组织，形成细化奥氏体，提高其耐磨性，使用寿命大于6000h。
【具体实施方式】
[0029]下面对本发明做进一步说明:
[0030]实施例1:
[0031]一种高锰钢耐磨衬板,各成分及其重量百分比为:C:1.2%、Mn:14%、S1:0.6%、Cr:2.2%,A1:0.02%,P:0.012%,Re:0.06%, T1:0.l%,Nb:0.032%，Mo:0.12% ;余量为Fe。
[0032]高锰钢耐磨衬板的制备方法，包括以下步骤:
[0033](I)原料熔炼，温度为1600°C，分4次加入锰钢；防止锰冻结；
[0034](2)变质处理，在出钢前14min加入Nb铁、Ti铁及Re ；
[0035](3)浇注，温度为 1410°C ;
[0036](4)热处理，先在880°C保温1.5h，再在625°C保温2.8h，最后在1040°C保温1.9h ；
[0037]C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高综合性能。[0038]Si促使碳化物析出。
[0039]Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。
[0040]Al能够提高力学性能。
[0041]Mn是强化元素，提高其耐磨性。
[0042]Ti能够细化组织，放置脆裂。
[0043]Nb提高强度和韧性。
[0044]本技术方案强度、韧性高，HRC为300— 320，冲击韧性> 52J/cm2，加入合金元素细化组织，形成细化奥氏体，提高其耐磨性，使用寿命大于6000h。
[0045]实施例2:
[0046]一种高锰钢耐磨衬板，各成分及其重量百分比为:C:1.22 %> Mn:14.5 %、Si:
0.7 Cr:2.4 %、Al:0.024 %、P:0.008 Re:0.08 %, Ti:0.12 %, Nb:0.034 %, Mo:0.13% ;余量为 Fe。
[0047]高锰钢耐磨衬板的制备方法，包括以下步骤:
[0048](I)原料熔炼，温度为1600°C，分2次加入锰钢；防止锰冻结；
[0049](2)变质处理，在出钢前13min加入Nb铁、Ti铁及Re ；；
[0050](3)浇注，温度为 1415°C ;
[0051](4)热处理，先在875°C保温1.5h，再在616°C保温2.76h，最后在1045°C保温
1.91h ；
[0052]C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高综合性能。
[0053]Si促使碳化物析出。
[0054]Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。
[0055]Al能够提高力学性能。
[0056]Mn是强化元素，提高其耐磨性。
[0057]Ti能够细化组织，放置脆裂。
[0058]Nb提高强度和韧性。
[0059]本技术方案强度、韧性高，HRC为300— 320，冲击韧性> 52J/cm2，加入合金元素细化组织，形成细化奥氏体，提高其耐磨性，使用寿命大于6000h。
[0060]实施例3:
[0061]一种高锰钢耐磨衬板，各成分及其重量百分比为:C:1.3%,Mn:12%, Si:0.8%,Cr:1.8%,A1:0.016%,P:0.014%,Re:0.02%, T1:0.16%, Nb:0.028%,Mo:0.15% ;余量
为Fe。
[0062]高锰钢耐磨衬板的制备方法，包括以下步骤:
[0063](I)原料熔炼，温度为1600°C，分4次加入锰钢；防止锰冻结；
[0064](2)变质处理，在出钢前15min加入Nb铁、Ti铁及Re ；
[0065](3)浇注，温度为 1430°C ；
[0066](4)热处理，先在860°C保温1.8h，再在600°C保温3.2h，最后在1000°C保温2h ；[0067]C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高综合性能。
[0068]Si促使碳化物析出。
[0069]Mo能 够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。
[0070]Al能够提高力学性能。
[0071]Mn是强化元素，提高其耐磨性。
[0072]Ti能够细化组织，放置脆裂。
[0073]Nb提高强度和韧性。
[0074]本技术方案强度、韧性高，HRC为300— 320，冲击韧性> 52J/cm2，加入合金元素细化组织，形成细化奥氏体，提高其耐磨性，使用寿命大于6000h。
[0075]实施例4:
[0076]一种高锰钢耐磨衬板，各成分及其重量百分比为:C:1.3%、Mn:12%、S1:0.8%、Cr:1.8%, Al:0.016%, P:0.008%, Re:0.1%, Ti:0.06%, Nb:0.04%, Mo:0.1% ;余量为Fe。
[0077]高锰钢耐磨衬板的制备方法，包括以下步骤:
[0078](I)原料熔炼，温度为1600°C，分3次加入锰钢；防止锰冻结；
[0079](2)变质处理，在出钢前18min加入Nb铁、Ti铁及Re ；
[0080](3)浇注，温度为 1400°C ；
[0081](4)热处理，先在900°C保温1.8h，再在630°C保温2.6h，最后在1100°C保温2h ；
[0082]C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高综合性能。
[0083]Si促使碳化物析出。
[0084]Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。
[0085]Al能够提高力学性能。
[0086]Mn是强化元素，提高其耐磨性。
[0087]Ti能够细化组织，放置脆裂。
[0088]Nb提高强度和韧性。
[0089]本技术方案强度、韧性高，HRC为300— 320，冲击韧性> 52J/cm2，加入合金元素细化组织，形成细化奥氏体，提高其耐磨性，使用寿命大于6000h。
[0090]实施例5:
[0091]一种高锰钢耐磨衬板，各成分及其重量百分比为:C:1.26 %、Mn:14 %、Si:0.66 %、Cr:2.2 %、Al:0.028 P:0.01: Re:0.06 %, T1:0.14 %，Nb:0.036 %，
Mo:0.14% ;余量为 Fe。
[0092]高锰钢耐磨衬板的制备方法，包括以下步骤:
[0093](I)原料熔炼，温度为1600°C，分3次加入锰钢；防止锰冻结；
[0094](2)变质处理，在出钢前13min加入Nb铁、Ti铁及Re ；
[0095](3)浇注，温度为 1425°C ；[0096](4)热处理，先在880°C保温1.6h，再在620°C保温2.8h，最后在1050°C保温1.9h ；
[0097]C与Fe、Cr、Mn形成稳定的化合物，通过热处理提高其硬度和耐磨性；C与其他元素产生协同作用，提高综合性能。
[0098]Si促使碳化物析出。
[0099]Mo能够有效地抑制渗碳体聚集，强化奥氏体组织，使强度和硬度增加，形变硬化性能增强，从而改善抗磨能力。
[0100]Al能够提高力学性能。
[0101]Mn是强化元素，提高其耐磨性。
[0102]Ti能够细化组织，放置脆裂。
[0103]Nb提高强度和韧性。
[0104]本技术方案强度、韧性高，HRC为300— 320，冲击韧性≥52J/cm2，加入合金元素细化组织，形成细化奥氏体，提高其耐磨性，使用寿命大于6000h。
[0105] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种高锰钢耐磨衬板，其特征在于:各成分及其重量百分比为:c:1.1-1.3%、Mn:12-15%,Si:0.4-0.8%,Cr:1.8-2.6%,Al:0.016-0.04%,P ( 0.014%,Re:0.02-0.1%,Ti:0.06-0.16%, Nb:0.028-0.04%, Mo:0.1-0.15% ;余量为 Fe。
2.根据权利要求1所述高锰钢耐磨衬板，其特征在于:各成分及其重量百分比为:C:1.15-1.3%,Mn:13-15%,S1:0.5-0.8%,Cr:2.0-2.6%,Al:0.018-0.03%,P ( 0.014%,Re:0.04-0.1%, T1:0.08-0.16%, Nb:0.028-0.04%, Mo:0.11-0.15% ;余量为 Fe。
3.根据权利要求1所述高锰钢耐磨衬板，其特征在于:各成分及其重量百分比为:C:1.2%,Mn:14%, Si:0.6%, Cr:2.2%,Al:0.02%,P:0.012%, Re:0.06%, Ti:0.1%, Nb:0.032%, Mo:0.12% ;余量为 Fe。
4.根据权利要求1所述高锰钢耐磨衬板，其特征在于:各成分及其重量百分比为:C:1.22 %, Mn:14.5%, Si:0.7%, Cr:2.4%, Al:0.024%, P:0.008%, Re:0.08%, Ti:0.12%, Nb:0.034%, Mo:0.13% ;余量为 Fe。
5.根据权利要求1所述高锰钢耐磨衬板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)原料熔炼，温度为1580—1640°C ； (2)变质处理，加入 Nb铁、Ti铁及Re； (3)浇注，温度为1400—14300C ； (4)热处理，先在860— 900°C保温 1.4一 1.8h，再在 600— 630°C保温 2.6—3.2h，最后在 1000—1100。。保温 1.8 — 2h。
6.根据权利要求5所述高锰钢耐磨衬板的制备方法，其特征在于:在出钢前12— ISmin加入Nb铁、Ti铁及Re。
7.根据权利要求5所述高锰钢耐磨衬板的制备方法，其特征在于:在步骤(1)中分2—4次加入锰钢。
【文档编号】C22C38/38GK103981450SQ201410191367
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】包玮 申请人:中建材宁国新马耐磨材料有限公司