一種釩鈦微合金化超高錳鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬材料冶金領(lǐng)域，具體涉及一種釩鈦微合金化超高錳鋼及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超高錳鋼是一種高韌性耐磨材料，在抵抗強(qiáng)沖擊、擠壓、物料磨損等惡劣工況下具 備顯著優(yōu)勢(shì)，其在重載荷強(qiáng)沖擊下的表層加工硬化現(xiàn)象更是提供了其他材料無法比擬的優(yōu) 異耐磨性。超高錳鋼的這種加工硬化特性使其長期以來廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、鐵路、建材 等機(jī)械設(shè)備。
[0003] 隨著現(xiàn)代工業(yè)進(jìn)步，面對(duì)現(xiàn)今重則幾噸、幾十噸且有效厚度需求極大的抗磨件要 求，傳統(tǒng)超高錳鋼難以滿足應(yīng)用。超高錳鋼組織中容易因?yàn)閷?dǎo)熱性低，形生粗大柱狀晶與枝 晶間疏松，影響力學(xué)性能，并且超高錳鋼在較低沖擊與應(yīng)力下，難以達(dá)到加工硬化程度，耐 磨性得不到較好的發(fā)揮。因此，材料科學(xué)研究者對(duì)超高錳鋼中加入微量元素做了一系列研 究，以尋求進(jìn)一步提高超高猛鋼的力學(xué)性能、加工硬化能力及耐磨性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種釩鈦微合金化超高錳鋼及其制 備方法;該方法制備的超高錳鋼能有效細(xì)化晶粒，具有較高的硬度、沖擊韌性及耐磨性。
[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種釩鈦微合金化超高錳鋼，其成分為:C 0.9~1.5 wt%，Si 0.4~0.6 wt%，Mn 17~19 wt%，P< 0.065 wt%，S< 0.02 wt%，Ti 0.001~0.1 wt%，V 0.1~0.5 wt%，余量為Fe。
[0006] 優(yōu)選的，所述的釩鈦微合金化超高錳鋼，其成分為:C 1.25~1.35 wt%，Si 0.4~0.6 wt%,Mn 17-19 wt%,P< 0.065 wt%,S<0.02 wt%,Ti 0.045-0.064 wt%,V 0.08-0.15 wt%, 余量為Fe。
[0007] -種制備如上所述的釩鈦微合金化超高錳鋼的方法，包括以下步驟： 1) 按照超高錳鋼的成分選擇原料進(jìn)行鑄造，制得超高錳鋼試棒，其中，鑄造工序的澆注 溫度為1400~1600 °C; 2) 對(duì)步驟1)制得的超高錳鋼試棒進(jìn)行熱處理，具體為:將超高錳鋼試棒室溫入爐，升溫 到1050~1150 °C后，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為1~4 h;將保溫后試樣取出入水快速冷卻，得到超 尚猛鋼。
[0008] 步驟2)中升溫速率小于100 °C/h。
[0009] 步驟2)中試樣出爐到入水時(shí)間小于30 S，冷卻后水溫小于60 °C。
[0010] 有益技術(shù)效果： (1) 本發(fā)明所制備的超高錳鋼，通過在原料中加入釩鈦，促進(jìn)了錳鋼組織中晶粒細(xì)化； (2) 釩鈦的加入形成彌散分布的高熔點(diǎn)硬質(zhì)碳化物顆粒，增強(qiáng)耐磨性； (3) 本發(fā)明提出的超尚猛鋼制備方法中，米用鑄造和合理的水初熱處理工序制備超尚 錳鋼，得到具有高硬度、沖擊韌性與耐磨性的超高錳鋼。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明提出的一種超高錳鋼熱處理工藝圖。 具體實(shí)施方案
[0012] 本發(fā)明用下列實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí) 施例。
[0013] 表1是本發(fā)明實(shí)施例與比較例中超高錳鋼的成分(單位:wt%)
實(shí)施例1 根據(jù)表1中的成分制備超高錳鋼試樣。
[0014] -種制備如上所述的釩鈦微合金化超高錳鋼的方法，包括以下步驟： 1) 按照超高錳鋼的成分選擇原料進(jìn)行鑄造，制得超高錳鋼試棒，其中，鑄造工序的澆注 溫度為1500 °C; 2) 對(duì)步驟1)制得的超高錳鋼試棒進(jìn)行熱處理，具體為:將超高錳鋼試棒室溫入爐，升溫 到1100 °C后，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為2 h;將保溫后試樣取出入水快速冷卻，得到超高錳鋼。
[0015] 實(shí)施例2-1 根據(jù)表1中的成分制備超高錳鋼試樣。
[0016] -種制備釩鈦微合金化超高錳鋼的方法，包括以下步驟： 1) 按照超高錳鋼的成分選擇原料進(jìn)行鑄造，制得超高錳鋼試棒，其中，鑄造工序的澆注 溫度為1400 °C; 2) 對(duì)步驟1)制得的超高錳鋼試棒進(jìn)行三種溫度熱處理，具體為:將超高錳鋼試棒室溫 入爐，升溫到1050 °C后，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為2 h;將保溫后試樣取出入水快速冷卻，得到 超尚猛鋼。
[0017] 實(shí)施例2-2 根據(jù)表1中的成分制備超高錳鋼試樣。
[0018] -種制備釩鈦微合金化超高錳鋼的方法，包括以下步驟： 1) 按照超高錳鋼的成分選擇原料進(jìn)行鑄造，制得超高錳鋼試棒，其中，鑄造工序的澆注 溫度為1400 °C; 2) 將超高錳鋼試棒室溫入爐，升溫到1100 °C后，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為2 h;將保溫后 試樣取出入水快速冷卻，得到超高錳鋼。
[0019] 實(shí)施例2-3 根據(jù)表1中的成分制備超高錳鋼試樣。
[0020] -種制備釩鈦微合金化超高錳鋼的方法，包括以下步驟： 1) 按照超高錳鋼的成分選擇原料進(jìn)行鑄造，制得超高錳鋼試棒，其中，鑄造工序的澆注 溫度為1400 °C; 2) 將超高錳鋼試棒室溫入爐，升溫到1150 °C后，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為2 h;將保溫后 試樣取出入水快速冷卻，得到超高錳鋼。
[0021] 實(shí)施例3 根據(jù)表1中的成分制備超高錳鋼試樣。
[0022] -種制備釩鈦微合金化超高錳鋼的方法，包括以下步驟： 1) 按照超高錳鋼的成分選擇原料進(jìn)行鑄造，制得超高錳鋼試棒，其中，鑄造工序的澆注 溫度為1400 °C; 2) 對(duì)步驟1)制得的超高錳鋼試棒進(jìn)行熱處理，具體為:將超高錳鋼試棒室溫入爐，升溫 到1100 °C后，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為2 h;將保溫后試樣取出入水快速冷卻，得到超高錳鋼。
[0023] 實(shí)施例4 根據(jù)表1中的成分制備超高錳鋼試樣。
[0024] -種制備釩鈦微合金化超高錳鋼的方法，包括以下步驟： 1) 按照超高錳鋼的成分選擇原料進(jìn)行鑄造，制得超高錳鋼試棒，其中，鑄造工序的澆注 溫度為1600 °C; 2) 對(duì)步驟1)制得的超高錳鋼試棒進(jìn)行熱處理，具體為:將超高錳鋼試棒室溫入爐，升溫 到1100 °C后，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為2 h;將保溫后試樣取出入水快速冷卻，得到超高錳鋼。 [0025] 實(shí)施例5 根據(jù)表1中的成分制備超高錳鋼試樣。
[0026] -種制備釩鈦微合金化超高錳鋼的方法，包括以下步驟： 1) 按照超高錳鋼的成分選擇原料進(jìn)行鑄造，制得超高錳鋼試棒，其中，鑄造工序的澆注 溫度為1400 °C; 2) 對(duì)步驟1)制得的超高錳鋼試棒進(jìn)行熱處理，具體為:將超高錳鋼試棒室溫入爐，升溫 到1100 °C后，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為2 h;將保溫后試樣取出入水快速冷卻，得到超高錳鋼。
[0027] 比較例1 根據(jù)表1中的成分制備超高錳鋼試樣(比較例的原料中未添加釩鈦合金，其釩鈦含量趨 近于零）。
[0028] -種制備釩鈦微合金化超高錳鋼的方法，包括以下步驟： 1) 按照超高錳鋼的成分選擇原料進(jìn)行鑄造，制得超高錳鋼試棒，其中，鑄造工序的澆注 溫度為1400 °C; 2) 對(duì)步驟1)制得的超高錳鋼試棒進(jìn)行熱處理，具體為:將超高錳鋼試棒室溫入爐，升溫 到1100 °C后，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為2 h;將保溫后試樣取出入水快速冷卻，得到超高錳鋼。
[0029] 將上述實(shí)例1~5制備的超高錳鋼與比較例1的超高錳鋼進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如下： 表2是本發(fā)明實(shí)施例與比較例中超高錳鋼的性能測(cè)試結(jié)果
由上述測(cè)試結(jié)果可知，與不含釩鈦超高錳鋼比較例1相比，本發(fā)明提供的超高錳鋼具有 較高的硬度、沖擊韌性及耐磨性，其沖擊韌性最高達(dá)205 J/cm2。
[0030] 本發(fā)明提出的超高錳鋼中，優(yōu)選的熱處理溫度為1100 °C ;碳含量為1.336wt%;鈦含 量為0.0435wt%;釩含量為0.145wt%;通過合理設(shè)計(jì)超高錳鋼成分含量及熱處理工藝，提高 了超高錳鋼的沖擊韌性，并具有低載荷下的優(yōu)越耐磨性，適用于高強(qiáng)度、高低沖擊的磨損工 況，符合現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械的應(yīng)用需求。
[0031] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的特點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書籍其等 效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種釩鈦微合金化超高錳鋼，其特征在于：其成分為:C 0.9~1.5 wt%，Si 0.4~0.6 wt%，Mn 17~19 wt%，P<0.065 wt%，S<0.02 wt%，Ti 0.001~0.1 wt%，V 0.1~0.5 wt%，余量 為Fe。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩鈦微合金化超高錳鋼，其特征在于:其成分為:C 1.25~1.35 wt%,Si 0.4-0.6 wt%,Mn 17-19 wt%,P< 0.065 wt%,S<0.02 wt%,Ti 0.045-0.064 wt%,V 0.08~0.15￥七％，余量為卩〇。3. -種制備如權(quán)利要求1或2所述的釩鈦微合金化超高錳鋼的方法，其特征在于:包括 以下步驟： 1) 按照超高錳鋼的成分選擇原料進(jìn)行鑄造，制得超高錳鋼試棒，其中，鑄造工序的澆注 溫度為1400~1600 °C; 2) 對(duì)步驟1)制得的超高錳鋼試棒進(jìn)行熱處理，具體為:將超高錳鋼試棒室溫入爐，升溫 到1050~1150 °C后，進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為1~4 h;將保溫后試樣取出入水快速冷卻，得到超 尚猛鋼。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩鈦微合金化超高錳鋼的制備方法，其特征在于:步驟2)中升 溫速率小于100 °C/h。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩鈦微合金化超高錳鋼的制備方法，其特征在于:步驟2)中試 樣出爐到入水時(shí)間小于30 s，冷卻后水溫小于60 °C。
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬材料冶金領(lǐng)域，具體涉及一種釩鈦微合金化超高錳鋼及其制備方法。所述的超高錳鋼其成分為：C？0.9~1.5？wt%，Si？0.4~0.6？wt%，Mn？17~19？wt%，P≤0.065？wt%，S≤0.02？wt%，Ti？0~0.1？wt%，V？0.1~0.5？wt%，余量為Fe。然后采用鑄造和合理的水韌熱處理工序制備超高錳鋼，釩鈦的加入能使錳鋼內(nèi)形成彌散分布的高熔點(diǎn)硬質(zhì)碳化物顆粒，增強(qiáng)耐磨性，同時(shí)促進(jìn)了錳鋼組織中晶粒細(xì)化，最終制得了具有高硬度、沖擊韌性與耐磨性的超高錳鋼。
【IPC分類】C22C38/02, C22C38/04, C21D9/00, C22C38/14, C22C38/12, C21D6/00
【公開號(hào)】CN105648316
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】向紅亮, 郭銘潮, 劉 東
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年1月28日