專利名稱：一種高硬度高韌性耐磨鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種耐磨鋼，特別是涉及ー種高硬度高韌性耐磨鋼及其制備方法
背景技術(shù)：
高錳鋼因具有一定的強(qiáng)度、高的韌性和優(yōu)異的加工硬化性能而成為應(yīng)用廣泛的ー類耐磨鋼。高錳鋼包括了 Mnl3、Mnl7和Mn25系列耐磨鋼，中錳鋼通常是指Mn7系列耐磨鋼。其中Mnl3系列耐磨鋼是歷史最久，應(yīng)用最廣泛的耐磨鋼。雖然高錳鋼仍在エ業(yè)上應(yīng)用廣泛，但使用者逐漸認(rèn)識(shí)到高錳鋼的局限性，并逐步改進(jìn)為強(qiáng)化高錳鋼，目前，高錳鋼需在大的沖擊功條件下才能很好地發(fā)揮加工硬化作用，且高錳鋼失效形式多祥，表面的加工硬化層脆性較大，易開裂和剝落，應(yīng)用范圍受到限制；高鉻鑄鐵硬度較高，具有優(yōu)異的耐磨性，但生產(chǎn)成本高，易產(chǎn)生高溫?zé)崽幚碜冃伍_裂，不易在結(jié)構(gòu)復(fù)雜或大型球磨機(jī)上使用；因此高錳鋼經(jīng)過一定處理工藝后，其綜合性能達(dá)到使用要求，將成為球磨機(jī)襯板的發(fā)展方向。201010173583申請(qǐng)了ー種高錳鋼，其錳、鉻含量遠(yuǎn)高于本發(fā)明，為Mnl8型，并添加
貴重金屬鑰、鎳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對(duì)襯板材 料的成分優(yōu)化研究，通過添加不同量稀土、釩鈦對(duì)襯板材料(高錳鋼)的成分進(jìn)行優(yōu)化冶煉，從而減少碳化物析出量；控制碳化物的析出形態(tài)；并通過細(xì)化晶粒、強(qiáng)化穩(wěn)定奧氏體達(dá)到聞?dòng)捕嚷勀p的技術(shù)指標(biāo)。本發(fā)明是ー種高硬度高韌性耐磨鋼，其特征在于其重量百分比組成為:C為
1-1.5%, Si 為 0.2-0.5%, Mn 為 10-12%，Cr 為 1.3-1.5%, V 為 0.1-0.3%, Ti 為 0.05-0.2%,
RE〈0.1%，余量為 Fe。其特征在于其重量百分比組成為:C為1.17%, Si為0.33%，Mn為10.8%，Cr為1.46%, V 為 0.23%, Ti 為 0.075%, RE〈0.1%，余量為 Fe。其特征在于其重量百分比組成為:C為1.34%，Si為0.43%，Mn為11.2%，Cr為1.34%, V 為 0.14%, Ti 為 0.145%, RE〈0.1%，余量為 Fe。其特征在于其重量百分比組成為:C為1.11%，Si為0.23%，Mn為10.8%，Cr為
1.41%, V 為 0.18%, Ti 為 0.2%, RE〈0.1%，余量為 Fe。其特征在于，洛氏硬度為24-27HRC，沖擊韌性為150-200J。第一歩:合金熔煉，控制其成分在如權(quán)利要求1-5所述的范圍；第二步:合金澆注，澆注過程中控制冷卻速度，避免開裂；第三歩:合金固溶處理，因有合金碳化物存在，采用的固溶溫度為10800C -1100°C，加熱過程中，400°C預(yù)熱60min，720°C預(yù)熱60min ;高錳鋼導(dǎo)熱系數(shù)較低，采用預(yù)熱的措施是避免材料變形。第四步:采用水冷冷卻，保證足夠水量，避免冷卻速度不夠；在大規(guī)模生產(chǎn)中，如果裝爐量大，會(huì)導(dǎo)致冷卻過程中水溫上升，水的冷卻能力下降，不能得到完全的奧氏體組織，影響高錳鋼的性能。本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn):(I)它們的經(jīng)濟(jì)性較好，所采用的元素可較容易獲得，且成本較低。(2)該方案合理的搭配釩、鈦合金元素，其硬度性較不搭配釩、鈦合金元素増加了10HRC、韌性較基樣提高40J，耐磨性能提高20%。與當(dāng)前的襯板材料生產(chǎn)方案相比，在性能上都較傳統(tǒng)的襯板材料更為優(yōu)化，且在生產(chǎn)中的可實(shí)施性很強(qiáng)。(3)通過電鏡及能譜分析對(duì)原材料和成分優(yōu)化后材料進(jìn)行試樣驗(yàn)證后，少量釩、鈦的加入，會(huì)形成TiC及VC等化合物，所形成的奧氏體不但提高了材料的硬度，而且保證了材料的韌性。一、材料硬度測(cè)定材料洛氏硬度，硬度計(jì)為TH550型洛氏硬度計(jì)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T230.1-2004(所采用的儀器以及型號(hào)，取樣和測(cè)試的國家標(biāo)準(zhǔn))。ニ、沖擊韌性測(cè)定采用擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)，沖擊試驗(yàn)機(jī)型號(hào)JBNS-300，采用GB/T229-2007進(jìn)行測(cè)定。(所采用的儀器以及型號(hào)，取樣和測(cè)試的國家標(biāo)準(zhǔn))。三、耐磨性測(cè)定采用往端面摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試耐磨性，試驗(yàn)機(jī)型號(hào)MMU-10G，此實(shí)驗(yàn)為對(duì)比試驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)材料加工成同樣形狀 尺寸的試樣，將另ー種高硬度材料加工成對(duì)磨試樣，在同樣的條件(載荷、時(shí)間)下進(jìn)行對(duì)磨試驗(yàn)，根據(jù)失重量的大小判斷材料的耐磨性能。(所采用的儀器以及型號(hào)，取樣和測(cè)試的國家標(biāo)準(zhǔn))。四、掃描電鏡分析利用掃描電鏡分析材料中組織。


:圖1為實(shí)施例1的電鏡圖；圖2為實(shí)施例2的電鏡圖；圖3為實(shí)施例3的電鏡具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做了進(jìn)ー步的描述。實(shí)施例1ー種高硬度高韌性耐磨鋼，其重量百分比組成為:C為1.17%，Si為0.33%，Mn為
10。8%,Cr 為 1.46%, V 為 0.23%, Ti 為 0.075%, RE〈0.1%，余量為 Fe。實(shí)施例2ー種高硬度高韌性耐磨鋼，其重量百分比組成為:C為1.34%，Si為0.43%，Mn為
11.2%, Cr 為 1.34%, V 為 0.14%, Ti 為 0.145%, RE〈0.1%，余量為 Fe。實(shí)施例3ー種高硬度高韌性耐磨鋼，其重量百分比組成為:C為1.11%，Si為0.23%，Mn為10.8%, Cr 為 1.41%, V 為 0.18%, Ti 為 0.2%, RE〈0.1%，余量為 Fe。實(shí)施例1-3的釬料合金進(jìn)行熔化溫度進(jìn)行評(píng)估結(jié)果見表2表I實(shí)施例1-3的具體性能參數(shù)
權(quán)利要求
1.ー種高硬度高韌性耐磨鋼，其特征在于其重量百分比組成為:c為1-1.5%，Si為0.2-0.5%, Mn 為 10-12%, Cr 為 1.3-1.5%, V 為 0.1-0.3%, Ti 為 0.05-0.2%, RE〈0.1%，余量為Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種高硬度高韌性耐磨鋼，其特征在于其重量百分比組成為:C為 1.17%, Si 為 0.33%, Mn 為 10.8%, Cr 為 1.46%, V 為 0.23%, Ti 為 0.075%, RE〈0.1%，余量為Fe。
3.如權(quán)利要求1所述的ー種高硬度高韌性耐磨鋼，其特征在于其重量百分比組成為:C為 1.34%, Si 為 0.43%, Mn 為 11.2%, Cr 為 1.34%, V 為 0.14%, Ti 為 0.145%, RE〈0.1%，余量為Fe。
4.如權(quán)利要求1所述的ー種高硬度高韌性耐磨鋼，其特征在于其重量百分比組成為:C為 1.11%, Si 為 0.23%, Mn 為 10.8%, Cr 為 1.41%, V 為 0.18%, Ti 為 0.2%, RE〈0.1%，余量為Fe。
5.如權(quán)利要求1-4所述的ー種高硬度高韌性耐磨鋼，其特征在于，洛氏硬度為24-27HRC，沖擊韌性為 150-200J。
6.一種制備如權(quán)利要求1-5所述的高硬度高韌性耐磨鋼的方法，其特征在于該方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的: 第一歩:合金熔煉，控制其成分在如權(quán)利要求1-5所述的范圍。
第二步:合金澆注，澆注過程中控制冷卻速度，避免開裂。
第三步:合金固溶處理，因有合金碳化物存在，采用的固溶溫度為1080°C -1100°C，カロ熱過程中，400°C預(yù)熱60min, 720°C預(yù)熱60min。
第四步:采用水冷冷卻。
全文摘要
本發(fā)明是一種高硬度高韌性耐磨鋼，其特征在于其重量百分比組成為C為1-1.5%，Si為0.2-0.5%，Mn為10-12%，Cr為1.3-1.5%，V為0.1-0.3%，Ti為0.05-0.2%，余量為Fe，所述鋼具有穩(wěn)定奧氏體組織，在沖擊狀態(tài)下達(dá)到高硬度高耐磨性的技術(shù)指標(biāo)。
文檔編號(hào)C22C38/38GK103114247SQ20131006653
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者張明遠(yuǎn), 周安若, 呂俊杰, 柳浩 , 范培耕 申請(qǐng)人:重慶科技學(xué)院