CN102230142A - 超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢铁冶金铸造业中的高锰钢技术领域，特别是涉及一种超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢。由下述重量百分比的组分所组成：碳：0.9～1.2，硅：0.3～0.6，锰：16～22，铬：1.5～2.0，钼：0.5～0.8，镍：0.3～0.5，铜：0.2～0.4，硫：≤0.04，磷：≤0.03，复合稀土变质剂：0.1～0.3，或者由下述重量百分比的组分所组成：碳：0.9～1.2，硅：0.3～0.5，锰：17～20，铬：1.7～2.0，钼：0.5～0.8，铜：0.2～0.4，硫：≤0.035，磷：≤0.03，钒：0.2～0.4，钛：0.1～0.15，复合稀土变质剂：0.1～0.3。本发明已在某选厂粗矿机上使用，并得到了很好的验证，其使用寿命是进口Mn18Cr2的1.5-2倍。使用质量稳定、可靠，而且寿命得到了大幅度提高。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金铸造业中的高锰钢技术领域，特别是涉及一种超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢。这类钢特别适用于高冲击状态和高应力的耐磨材料，主要适用于各类高冲击破碎机衬板(如轧臼壁、破碎壁)，鄂式破碎机鄂板、挖掘机斗齿、斗壁，锤式破碎机锤头、拖拉机和坦克履带板等受高冲击、高抗磨的铸件。
背景技术
目前国内外广泛应用的Mn13、Mn13Cr2等高锰钢，以及后发展的Mn18和Mn18Cr2等耐磨高锰钢是具有良好的塑性和韧性的代表，它们其主要特点是：在较大的冲击载荷或接触应力的作用下，表面层迅速产生加工硬化，表面硬度急剧升高(可达500～700HBW)，因此具有良好的耐磨性；能承受冲击载。
但对于厚大断面钢件和受高抗冲击、高磨损条件下，象Mn13、Mn13Cr2、Mn18、Mn18Cr2等产品较难满足用户高水平质量要求，在内部常出现碳化物降低韧度易脆断，而且耐磨性还显不足等技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢。在Mn18Cr2耐磨锰钢基础上，研发出综合力学性能和耐磨使用寿命大大提高的新超高锰钢材质。适合于矿山、冶金等行业高冲击条件下的高韧性、高耐磨产品，解决衬板使用寿命低、易断裂和碎裂等问题。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
按照本发明的超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢，其特征在于由下述重量百分比的组分所组成：碳：0.9～1.2，硅：0.3～0.6，锰：16～22，铬：1.5～2.0，钼：0.5～0.8，镍：0.3～0.5，铜：0.2～0.4，硫：≤0.04，磷：≤0.03，复合稀土变质剂：0.1～0.3，
所述的复合稀土变质剂的配方的重量百分比为：稀土锶合金10--20％，钠基玻璃粉15--25％，钒铁10--20％，钛铁5--15％，硼铁0.3-0.7％，余量为石灰石块。
或者由下述重量百分比的组分所组成：碳：0.9～1.2，硅：0.3～0.5，锰：17～20，铬：1.7～2.0，钼：0.5～0.8，铜：0.2～0.4，硫：≤0.035，磷：≤0.03，钒：0.2～0.4，钛：0.1～0.15，新型复合稀土变质剂：0.1～0.3。
本发明的超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢的化学元素的主要作用及优化效果是：
C元素含量对钢的质量和使用性能影响较大，应严格控制。若含量太低，一是不能产生有效的冲击硬化效果，二是降低耐磨性能；而含量太高，则析出大量碳化物，虽在固溶处理时能溶于奥氏体中，但在原来的位置上留下空隙，会使钢的韧性变差。所以对于本发明的钢种来说，C元素的含量不能超过1.2％，也不能低于0.9％。
Si原子半径大于Fe，在本发明的钢种中含有一定量的Si固溶于奥氏体中，有明显强化作用，可提高耐磨性能。但Si会降低C在奥氏体中的溶解度，导致碳化物沿晶界析出，降低钢的塑性和韧性指标，超过0.8％使钢变脆，本发明的钢种的Si含量控制在0.3～0.5。
随Mn含量的增加，能进一步提高过冷奥氏体的稳定性，使得厚大铸件的心部在水韧处理后也能得到奥氏体组织，但极易产生成分偏析和促使钢的晶粒粗大。本发明通过采取成分匀化(氩气净化和匀化)处理及采用新型复合稀土变质处理，来解决这些问题，其效果明显。
Cr在本发明的钢种中能形成碳化物，利用Cr与碳亲合力最强的特点更能在最终组织中形成弥散分布的硬质合金碳化物，提高钢的初始硬度，有效的增加耐磨性能。但Cr不能太高，如果过高可使钢的韧性降低，会造成碎裂倾向，所以要将Cr含量控制在1.7～2.0％范围内。
Mo在本发明的钢种中主要起固溶强化、细化晶粒、提高淬硬性等作用，它能改善碳化物的形态和分布，防止回火脆性。考虑生产成本可取能达到以上效果的下限为宜。
Cu的作用是增加淬透性和提高电极电位差，降低组织偏析等作用。
V、Ti起细化晶粒作用，提高钢的韧性。
S、P起到的负面影响不容忽视。在钢中易形成晶界夹杂物，增加钢的脆性，增加铸件和热处理过程中的开裂倾向。尤其在使用中P对冲击韧性影响极大。因此，在冶炼上，必须采取有效的脱硫和脱磷措施，它们对产品的使用质量影响很大，控制的越低越好。
本发明是在Mn18和Mn18Cr2超强锰钢基础上，跟据高锰钢的特性，为提高韧性指标和耐磨性能，对化学成分进行改进和优化、添加新的耐磨和提高韧性的合金元素、并采用变质处理、吹氩精炼等手段，通过净化钢液、钢水匀化处理、细化晶粒及变质处理等手段，提高其综合力学性能；与Mn18相比，其使用寿命大大提高，安全可靠，效果突显。
本发明超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢已在某选厂粗矿机上使用，并得到了很好的验证，其使用寿命是德国进口Mn18Cr2的1.5-2倍水平。使用质量稳定、可靠，而且寿命得到了大幅度提高。因此，解决了原来Mn13、Mn13Cr2及ZGMn18等不耐磨的问题。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式。
按照本发明的超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢，其特征在于由下述重量百分比的组分所组成：碳：0.9～1.2，硅：0.3～0.6，锰：16～22，铬：1.5～2.0，钼：0.5～0.8，镍：0.3～0.5，铜：0.2～0.4，硫：≤0.04，磷：≤0.03，复合稀土变质剂：0.1～0.3，
所述的复合稀土变质剂的配方的重量百分比为：稀土锶合金10--20％，钠基玻璃粉15--25％，钒铁10--20％，钛铁5--15％，硼铁0.3-0.7％，余量为石灰石块。
或者由下述重量百分比的组分所组成：碳：0.9～1.2，硅：0.3～0.5，锰：17～20，铬：1.7～2.0，钼：0.5～0.8，铜：0.2～0.4，硫：≤0.035，磷：≤0.03，钒：0.2～0.4，钛：0.1～0.15，复合稀土变质剂：0.1～0.3。
本发明超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢已在某选厂粗矿机上使用，并得到了很好的验证，其使用寿命是德国进口Mn18Cr2的1.5-2倍水平。使用质量稳定、可靠，而且寿命得到了大幅度提高。因此，解决了原来Mn13、Mn13Cr2及ZGMn18等不耐磨的问题。
Claims (2)
1.一种超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢，其特征在于由下述重量百分比的组分所组成：碳：0.9～1.2，硅：0.3～0.6，锰：16～22，铬：1.5～2.0，钼：0.5～0.8，镍：0.3～0.5，铜：0.2～0.4，硫：≤0.04，磷：≤0.03，复合稀土变质剂：0.1～0.3，
所述的复合稀土变质剂的配方的重量百分比为：稀土锶合金10--20％，钠基玻璃粉15--25％，钒铁10--20％，钛铁5--15％，硼铁0.3-0.7％，余量为石灰石块。
2.一种超高强、高抗冲击、高耐磨高锰钢，其特征在于由下述重量百分比的组分所组成：碳：0.9～1.2，硅：0.3～0.5，锰：17～20，铬：1.7～2.0，钼：0.5～0.8，铜：0.2～0.4，硫：≤0.035，磷：≤0.03，钒：0.2～0.4，钛：0.1～0.15，复合稀土变质剂：0.1～0.3。
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