專利名稱：一種高硬度高韌性耐磨鋼及其制備方法
技術領域：
本發明涉及ー種耐磨鋼，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：
高錳鋼因具有一定的強度、高的韌性和優異的加工硬化性能而成為應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，應用最廣泛的耐磨鋼。雖然高錳鋼仍在エ業上應用廣泛，但使用者逐漸認識到高錳鋼的局限性，并逐步改進為強化高錳鋼，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，應用范圍受到限制；高鉻鑄鐵硬度較高，具有優異的耐磨性，但生產成本高，易產生高溫熱處理變形開裂，不易在結構復雜或大型球磨機上使用；因此高錳鋼經過一定處理工藝后，其綜合性能達到使用要求，將成為球磨機襯板的發展方向。201010173583申請了ー種高錳鋼，其錳、鉻含量遠高于本發明，為Mnl8型，并添加
貴重金屬鑰、鎳。
發明內容
本發明主要針對襯板材 料的成分優化研究，通過添加不同量稀土、釩鈦對襯板材料(高錳鋼)的成分進行優化冶煉，從而減少碳化物析出量；控制碳化物的析出形態；并通過細化晶粒、強化穩定奧氏體達到聞硬度聞磨損的技術指標。本發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預熱60min，720°C預熱60min ;高錳鋼導熱系數較低，采用預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；在大規模生產中，如果裝爐量大，會導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。本發明有以下優點:(I)它們的經濟性較好，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%。與當前的襯板材料生產方案相比，在性能上都較傳統的襯板材料更為優化，且在生產中的可實施性很強。(3)通過電鏡及能譜分析對原材料和成分優化后材料進行試樣驗證后，少量釩、鈦的加入，會形成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、材料硬度測定材料洛氏硬度，硬度計為TH550型洛氏硬度計，測試標準為GB/T230.1-2004(所采用的儀器以及型號，取樣和測試的國家標準)。ニ、沖擊韌性測定采用擺錘式沖擊試驗機，沖擊試驗機型號JBNS-300，采用GB/T229-2007進行測定。(所采用的儀器以及型號，取樣和測試的國家標準)。三、耐磨性測定采用往端面摩擦磨損實驗機測試耐磨性，試驗機型號MMU-10G，此實驗為對比試驗，將實驗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磨試樣，在同樣的條件(載荷、時間)下進行對磨試驗，根據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，取樣和測試的國家標準)。四、掃描電鏡分析利用掃描電鏡分析材料中組織。
:圖1為實施例1的電鏡圖；圖2為實施例2的電鏡圖；圖3為實施例3的電鏡具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明做了進ー步的描述。實施例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。實施例1-3的釬料合金進行熔化溫度進行評估結果見表2表I實施例1-3的具體性能參數
權利要求
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現的: 第一歩:合金熔煉，控制其成分在如權利要求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預熱60min, 720°C預熱60min。
第四步:采用水冷冷卻。
全文摘要
本發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，所述鋼具有穩定奧氏體組織，在沖擊狀態下達到高硬度高耐磨性的技術指標。
文檔編號C22C38/38GK103114247SQ20131006653
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者張明遠, 周安若, 呂俊杰, 柳浩 , 范培耕 申請人:重慶科技學院