一種超高錳鋼及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種超高錳鋼，包括：1.0wt%~1.5wt%的C；6.5wt%~18.5wt%的Mn；0.4wt%~0.6wt%的Si；1.0wt%~2.5wt%的Cr；0.1wt%~0.5wt%的Mo；0.15wt%~0.3wt%的V；0wt%~0.005wt%的B；0.1wt%~0.3wt%的Ti；余量為Fe。本發明專利技術還提出了一種超高錳鋼的制備方法。本發明專利技術提供的超高錳鋼中，提高了合金元素Mn的含量，同時添加了Cr、Mo、V、B、Ti等合金元素，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材料領域，尤其是涉及了。
技術介紹
高錳鋼是一種高強度的鋼材，主要用于需要承受沖擊、擠壓、物料磨損等惡劣工況的應用場合。高錳鋼在強烈的沖擊、擠壓條件下，表層迅速發生加工硬化現象而具有良好的耐磨性能，適用于沖擊和高應力磨料磨損工況，例如，應用在破碎設備、挖掘設備等工程機械的抗沖擊和抗磨損的場合。隨著高強耐磨材料的發展，在高錳鋼的基礎上通過提高錳的含量得到性能更加優越的超高錳鋼。與高錳鋼相比，超高錳鋼的初始硬度比高錳鋼高，兩者鋼的沖擊韌性相差無幾，但是超高錳鋼不會出現早期斷裂現象；另外，超高錳鋼比高錳鋼的性價比高，超高錳鋼的使用壽命是高錳鋼的2倍左右。因此，超高錳鋼的發展和應用趨勢越來越受關注。因此，如何對超高錳鋼的成本和含量進行設計，并研究相應的熱處理工藝，以提高超高錳鋼的強度、硬度、沖擊韌性和耐磨性，更好地應用在工程機械中，是本領域技術人員需要解決的技術問題。
技術實現思路
本專利技術提供了，該方法制備的超高錳鋼具有較高的強度、硬度、沖擊韌性和耐磨性。為了達到上述目的，本專利技術實施例提供一種超高錳鋼，包括I. 0wt% I. 5wt% 的 C ；16. 5wt% 18. 5wt% 的 Mn ；O. 4wt% O. 6wt% 的 Si ；I. 0wt% 2. 5wt% 的 Cr ；O. lwt% O. 5wt% 的 Mo ；O. 15wt% 0. 3wt% 的 V ；0wt% O. 005wt% 的 B ;O. lwt% O. 3wt% 的 Ti ;余量為Fe。優選地，所述C的含量為I. 15wt°/Tl. 34wt%。優選地，所述Mn的含量為16. 90wt% 18· 41wt%。優選地，所述Si的含量為O. 44wt% 0. 52wt%。優選地，所述Cr的含量為I. 45wt% 2. 45wt%。優選地，所述Mo的含量為O. 15wt% 0· 42wt%。優選地，所述Ti的含量為O. 15wt% 0. 22wt%。優選地,還包括O. 03wt% O. 05wt%的稀土元素。本專利技術實施例提供一種超高錳鋼的制備方法，包括A、按照上述的超高錳鋼的成分和含量進行鑄造，得到超高錳鋼鑄錠，其中，鑄造工序的澆注溫度為1400°C ^1500°C ；B、對所述超高錳鋼鑄錠進行熱處理，具體為BI、將超高錳鋼鑄錠加熱至810°C 870°C進行第一次保溫處理，保溫時間為lh 3h ；B2、將步驟BI中超高錳鋼鑄錠繼續加熱至1050°C 1100°C進行第二次保溫處理，保溫時間為ltT3h，然后在水中快速冷卻至室溫；B3、將步驟B2中冷卻后的超高錳鋼鑄錠加熱至250°C 350°C進行時效處理，時效處理的保溫時間為2tT4h，在空氣中冷卻，得到超高錳鋼。優選地，步驟BI中升溫速率小于70°C /h,步驟B2中升溫速率小于100°C /h。·本專利技術提出的超高錳鋼，在傳統的高錳鋼基礎上增加Mn的含量，Mn元素在鋼的基體中形成(Fe、Mn) 3C、Mn7C等多型碳化物，大幅度提高了超高錳鋼的強度和沖擊韌性，同時，添加了 Cr、Mo、V和B等合金兀素，能夠細化晶粒，改善碳化物的尺寸和分布形態，提聞超聞錳鋼的硬度和耐磨性。本專利技術提出的超高錳鋼的制備方法中，采用鑄造工序和熱處理工序制備超高錳鋼，鑄造工序中澆注溫度為1400 1500°C，得到組織較均勻、初始晶粒較細的等軸晶組織；在熱處理工序中，將超高錳鋼鑄錠加熱至810°C 870°C進行第一次保溫處理，然后繼續加熱至1050°C 1100°C進行第二次保溫處理后進行水淬處理，然后在250 350°C進行時效處理，得到具有強度、沖擊韌性和耐磨性的超高錳鋼。綜上所述，本專利技術提出的超高錳鋼及其制備方法中，通過合理地設計超高錳鋼的成分和含量以及熱處理工藝，提高了超高錳鋼的強度和沖擊韌性，并且具有優越的耐磨性，可應用在具有高強度、高低沖擊的磨損工況的應用場合，適合于新型現代工程機械的應用需求。附圖說明圖I是本專利技術提出的一種超高錳鋼的熱處理工藝圖。具體實施例方式下面結合附圖，對本專利技術提出的超高錳鋼及其制備方法進行清楚、完整地描述。本專利技術提供了一種超高錳鋼，包括I. 0wt% I. 5wt% 的 C ；16. 5wt% 18. 5wt% 的 Mn ；O. 4wt% O. 6wt% 的 Si ;I. 0wt% 2. 5wt% 的 Cr ；O. lwt% O. 5wt% 的 Mo ；O. 15wt% 0. 3wt% 的 V ；0wt% O. 005wt% 的 B ；O. lwt% O. 3wt% 的 Ti ;余量為Fe。在上述的超高錳鋼中，C能夠使得超高錳鋼兼具較高的硬度和韌性；對于高錳鋼來說，C含量過高時，組織中會產生網狀碳化物，導致高錳鋼的脆性增加，碳含量過低時，高錳鋼的硬度會大幅下降，從而降低鋼的耐磨性。本專利技術中，控制C含量為I. 0wt°n. 5wt%，優選為 I. 15wt% l. 34wt%0Mn是奧氏體錳合金鋼的主要成分，Mn 一部分溶于奧氏體，增加過冷奧氏體的穩定性，提高其淬透性，另一方面存在與(Fe、Mn) 3C、Mn7C等多型碳化物中，可以大幅度提高高錳鋼的強度和沖擊韌性；錳鋼經水韌處理后能夠得到比較穩定的單一奧氏體組織，其工作表面受到沖擊和磨損后會迅速誘變形成高硬度的馬氏體組織，從而大大提高高錳鋼的硬度和耐磨性。本專利技術中，控制Mn含量為16. 5wt% 18. 5wt%，優選為16. 90wt% 18. 41wt%。 Si是改善碳化物結構和形態的主要元素，Si含量高時有助于共晶碳化物呈高度的MC型結構，有助于改善碳化物形態，提高高錳鋼的強度和耐磨性，但是，Si含量過高時會降低高錳鋼的韌性，同時與Si結合又能提高抗腐蝕性和抗氧化性。本專利技術中，控制Si含量為 O. 4 O. 6wt%，優選為 O. 44wt% 0. 52wt%。Cr能夠與鋼中C結合形成(Fe、Cr) 3C等多型碳化物，這種碳化物以分散的硬質點存在與高錳鋼的基體中，可以提高高錳鋼的初始硬度。本專利技術中，控制Cr含量為I. 0wt% 2. 5wt%，優選為 I. 45wt% 2. 45wt%。Mo能夠細化鋼的晶粒，改善鋼的組織性能，Mo以碳化物的形式析出以提高鋼的強度、硬度和耐磨性。本專利技術中，控制Mo含量為O. lwt% 0. 5wt%，優選為O. 15wt% 0. 42wt%。V能夠固溶于奧氏體中，加入V后可以起到沉淀強化和細晶強化的作用，提高鋼的耐磨性。本專利技術中，控制V含量為O. 15wt% 0. 3wt%。B主要富集在奧氏體晶界處，添加少量的B可細化晶粒，消除柱狀晶界，對晶界起強化作用。本專利技術中，控制B含量為0wt9T0. 005wt%。Ti在鋼中形成碳鈦化合物，碳鈦化合物在鋼液凝固時成為固體晶核，細化鋼的鑄態組織，提高鋼的強度和韌性。本專利技術中，控制V含量為O. Iwt0^O. 3wt%,優選為O. 15wt%^0. 22wt%0此外，控制Al、P、S等不可避免的雜質元素在較低的范圍內，在本專利技術中，控制Al的含量為 O. 03 O. 12wt%, Ρ〈0· 05wt%, S〈0. 01wt%,稀土元素能夠控制夾雜物的形態、大小和分布，又能細化鋼的晶粒，改善碳化物的形態和分布，促使碳化物孤立狀均本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超高錳鋼，其特征在于，包括：1.0wt%~1.5wt%的C；16.5wt%~18.5wt%的Mn；0.4wt%~0.6wt%的Si；1.0wt%~2.5wt%的Cr；0.1wt%~0.5wt%的Mo；0.15wt%~0.3wt%的V；0wt%~0.005wt%的B；0.1wt%~0.3wt%的Ti；余量為Fe。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓波，孫偉，朱文旭，
申請(專利權)人：三一重工股份有限公司，
類型：發明
國別省市：