CN104962805A

CN104962805A - 一种纳米改性高锰钢材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104962805A
Application number: CN201510411235.4A
Authority: CN
Inventors: 王铀; 初瑞清; 刘赛月
Original assignee: Liaocheng University
Current assignee: Liaocheng University
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2035-07-14
Also published as: CN104962805B

Abstract

本发明公开了一种纳米改性高锰钢材料及其制备方法，是由传统的高锰钢和纳米改性剂材料制成，纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量0.01~5.00%，所述的纳米改性剂材料颗粒粒径为1~500nm的纳米陶瓷相材料或/和纳米稀土相材料；其制备纳米改性高锰钢材料的方法为熔融浇铸法。本发明制备的纳米改性高锰钢材料与同类传统高锰钢材料相比，硬度可提高15-25%，韧性提高约10-30%，冲击磨损性能提高50-100%，耐腐蚀性能提高100%以上。本发明的制造工艺简单、便于操作，适宜大规模工业化生产。

Description

一种纳米改性高锰钢材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料和加工制造技术；具体涉及一种用于地质勘探、矿石开采、筑路架桥、水泥加工、电力行业物料粉碎的矿用纳米改性高锰钢材料及其制造的方法。

背景技术

目前我国各类矿山用矿石破碎机锤头、颚板和磨机等选矿设备中的衬板等易损件一般都采用ZGMn13高锰钢材质。这类易损件在使用时要承受一定的冲击和磨料磨损，因此其材质应具良好的抗磨性能和一定的冲击韧性，以保证其耐磨性能。ZGMn13奥氏体高锰钢的冲击韧性很高（a_k值达200J/cm²），原始硬度不超过HB230，但在高的冲击负荷作用下，工作表面层能够产生硬化效应，其表面硬度可达HRC42-48，而中心仍保持优良的韧性。但在很多工矿下服役时冲击能量不够高，达不到形变诱发相变的临界冲击载荷，则奥氏体高锰钢表面的冲击硬化效应不能充分产生，高锰钢表面就达不到所需的高硬度，于是工体会很快磨损。同时高锰钢的屈服极限较低（约为350Mpa左右），在使用中，尤其是使用前期工件易发生塑性变形。即高锰钢在低冲击负荷下的上述不足常常导致工件的韧性有余而冲击硬化效果不够，致使耐磨性差，磨损失效快，工件寿命短。

纳米科技的发展使我们可以在节约稀贵合金的同时大幅度提高用于锤头、衬板和磨球的高锰钢材料的性能，用低能耗利环保的生产方式生产出高寿命高性价比的更加优质的产品。研究表明：提高材料的硬度和韧性，能够显著增加材料的耐磨性，增加衬板、磨球或是锤头的使用寿命，降低材料磨损消耗和使用成本。中国发明专利ZL200710144723.9技术是在Cr-Mo-Cu合金铸铁中加入纳米改性剂进行强韧化改性，改性后Cr-Mo-Cu合金铸铁中的物相、石墨形态及其硬度发生了显著的变化。

发明内容

本发明的目的是为了同时提高高锰钢材料的强度、硬度、弹性模量、韧性、耐磨和抗蚀性能，解决现有高锰钢锤头、磨球和衬板材料抗磨性差、使用寿命短，需要频繁更换的问题，而提供了一种纳米改性高锰钢材料及其制备方法。

一种纳米改性高锰钢材料，由传统的高锰钢和纳米改性剂材料制成，纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量0.01-5.00%，所述的纳米改性剂材料的粒径为1-500nm，所述的纳米改性剂材料为成分A或/和成分B，成分A为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷中的一种或几种混合，成分B为稀土相材料。

前面所述的纳米改性高锰钢材料，优选的方案在于，氧化物陶瓷为Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂陶瓷中的一种或几种混合。

前面所述的纳米改性高锰钢材料，优选的方案在于，氮化物陶瓷为TiN、TiCN、AlN、BN和Si₃N₄陶瓷中的一种或几种混合。

前面所述的纳米改性高锰钢材料，优选的方案在于，稀土相材料为稀土元素、稀土氢氧化物、稀土氧化物、稀土氯化物、稀土硅化物、稀土碳化物和稀土氮化物等稀土化合物中的一种或其中几种的混合。

前面所述的纳米改性高锰钢材料，优选的方案在于，稀土元素为钇（Y）、钪（Sc）、镧（La）、铒（Er）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、镥（Lu）、钐（Sm）、钆（Gd）、镝（Dy）、钬（Ho）、铥（Tm）或镱（Yb）（优选的，稀土氢氧化物为Ce(OH)₃ 、Nd(OH)₃ 、Eu(OH)₃ 、Gd(OH)₃ 、Tb(OH)₃ 、Dy(OH)₃ 、Ho(OH)₃ 、Er(OH)₃ 、Tm(OH)₃ 、Yb(OH)₃或Lu(OH)₃；稀土氧化物为La₂O₃、Nb₂O₃ 、Eu₂O₃ 、Gd₂O₃ 、Tb₂O₃、Er₂O₃、Yb₂O₃ 、CeO₂或Y₂O₃；稀土氯化物为YCl₃、CeCl₃、PrCl₃、NdCl₃、SmCl₃、EnCl₃、GdCl₃、TbCl₃、DyCl₃、ErCl₃、TmCl₃、YbCl₃、LuCl₃或LaCl₃；稀土硅化物为NdSi₂、CeSi₂、PrSi₂、SmSi₂、EuSi₂、GdSi₂、TbSi₂、DySi₂、HoSi₂、ErSi₂、TmSi₂、YbSi₂、LuSi₂或YSi₂；稀土氮化物为Y₃N、CeN、PrN、NdN、SmN、EuN、GdN或TbN）。

前面所述的纳米改性高锰钢材料，优选的方案在于，纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量的0.02-4.00%。

前面所述的纳米改性高锰钢材料，优选的方案在于，纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量的0.40-2.00%。

前面所述的纳米改性高锰钢材料，优选的方案在于，纳米改性剂材料的颗粒粒径为1-300nm。

前面所述的纳米改性高锰钢材料，优选的方案在于，纳米改性剂材料的颗粒粒径为20-60nm。

本发明纳米改性高锰钢材料的制造方法采用的是熔融浇铸法，其特征在于纳米改性剂材料的加入方式是在铸造过程中，炉前孕育处理时加入纳米改性剂；或者在铸造过程中，先将纳米改性剂放入浇包中，再倒入熔融的钢液通过浇铸口注入型腔中得到纳米改性高锰钢铸件，然后在1100℃对纳米改性高锰钢铸件进行水韧处理。

本发明纳米改性技术改善了目前高锰钢材料的强度、硬度、弹性模量、韧性、耐磨和抗蚀性能等都将得到改善，使得最终产品的使用性能和寿命明显提高。纳米改性高锰钢材料与同类传统高锰钢材料相比，硬度可提高15-25%，弹性模量提高6-10%，韧性提高约10-30％，冲击磨损性能提高50-100%，耐腐蚀性能提高100%以上。

本发明方法的制造方法工艺简单、便于操作。

附图说明

图1为高锰钢的金相组织：a为传统高锰钢；b,c,d为三种改性的高锰钢；图2给出了高锰钢在5J冲击功下磨损量与磨损时间的关系；图3是传统高锰钢冲击1h后的表面形貌SEM照片：a为50倍；b为500倍；图4是改性高锰钢冲击1h后的表面形貌SEM照片：a为50倍；b为500倍；图5为高锰钢冲击磨损后自表面至心部的显微硬度分布；图6给出了高锰钢均匀腐蚀速率对比。

具体实施方式

以下以具有代表性例子对本发明再做进一步说明。当然在此要指出，本专利的保护范围不受以下所举例子的限制。

具体实施方式一：本实施方式中纳米改性高锰钢材料是由传统的高锰钢和纳米改性剂材料制成，纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量0.01~5.00%，所述的纳米改性剂材料包括纳米陶瓷相材料或/和纳米稀土相材料。所述的纳米陶瓷相材料为颗粒粒径为1~500nm的纳米化合物陶瓷；所述的纳米化合物陶瓷为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷。所述的纳米稀土相材料为颗粒粒径为1~500nm的稀土元素和/或稀土化合物。所述的稀土化合物为稀土氢氧化物、稀土氧化物、稀土氯化物、稀土硅化物。

当本实施方式中纳米改性剂材料为混合物时，各种纳米材料间可按任意比混合。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量0.02~4.00%。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量0.10~3.00%。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量0.40~2.00%。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量0.50~1.00%。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量0.50~0.80%。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米改性剂材料为颗粒粒径为1~300nm。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米改性剂材料为颗粒粒径为20~60nm。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米改性剂材料为颗粒粒径为120~300nm。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是纳米改性剂材料为颗粒粒径为200~400nm。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的纳米化合物陶瓷为Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、TiN、TiCN、AlN、BN或Si₃N₄中的一种或其中几种的混合。其它与具体实施方式一相同。

当本实施方式的纳米化合物陶瓷为混合物时，各种纳米化合物陶瓷间可按任意比混合。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的纳米改性剂材料为Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、TiN、TiCN、AlN、BN或Si₃N₄等纳米化合物陶瓷，稀土氢氧化物、稀土氧化物、稀土氯化物、稀土硅化物、稀土碳化物和稀土氮化物等稀土化合物中的一种或其中几种的混合。其它与具体实施方式一相同。

当本实施方式的纳米改性剂材料为混合物时，各种纳米化合物陶瓷、稀土化合物间可按任意比混合。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的稀土元素为钇（Y）、钪（Sc）、镧（La）、铒（Er）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、镥（Lu）、钐（Sm）、钆（Gd）、镝（Dy）、钬（Ho）、铥（Tm）或镱（Yb）。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的稀土元素为钇（Y）、镧（La）、铒（Er）、铈（Ce）、钕（Nd）或钐（Sm）。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的稀土元素为钇（Y）、钪（Sc）、镧（La）、铒（Er）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钐（Sm）、铱（Lr）或镱（Yb）。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的稀土化合物为稀土氢氧化物、稀土氧化物、稀土氯化物、稀土硅化物、稀土碳化物和稀土氮化物中的一种或其中几种的混合。其它与具体实施方式一相同。

当本实施方式的稀土化合物为混合物时，各种稀土化合物间可按任意比混合。

具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土氢氧化物为Ce(OH)₃ 、Nd(OH)₃ 、Eu(OH)₃ 、Gd(OH)₃ 、Tb(OH)₃ 、Dy(OH)₃ 、Ho(OH)₃ 、Er(OH)₃ 、Tm(OH)₃ 、Yb(OH)₃或Lu(OH)₃。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土氢氧化物为Ce(OH)₃ 、Nd(OH)₃ 、Eu(OH)₃ 、Gd(OH)₃ 、Tb(OH)₃ 、Dy(OH)₃ 、Ho(OH)₃ 、Er(OH)₃ 、Tm(OH)₃ 、Yb(OH)₃或Lu(OH)₃。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土氧化物为La₂O₃、Nb₂O₃ 、Eu₂O₃ 、Gd₂O₃ 、Tb₂O₃、Er₂O₃、Yb₂O₃ 、CeO₂或Y₂O₃。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土氧化物为La₂O₃、Tb₂O₃、Er₂O₃、CeO₂或Y₂O₃。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土氯化物为YCl₃、CeCl₃、PrCl₃、NdCl₃、SmCl₃、EnCl₃、GdCl₃、TbCl₃、DyCl₃、ErCl₃、TmCl₃、YbCl₃、LuCl₃或LaCl₃。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土氯化物为YCl₃、NdCl₃、EnCl₃、ErCl₃、TmCl₃、YbCl₃、LuCl₃或LaCl₃。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土硅化物为NdSi₂、CeSi₂、PrSi₂、SmSi₂、EuSi₂、GdSi₂、TbSi₂、DySi₂、HoSi₂、ErSi₂、TmSi₂、YbSi₂、LuSi₂或YSi₂。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土硅化物为NdSi₂、EuSi₂、DySi₂、HoSi₂、ErSi₂、LuSi₂或YSi₂。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土碳化物为Re₃C、CeC₂、PrC₂、NdC₂、SmC₂、EuC₂、GdC₂、TbC₂、DyC₂、HoC₂、ErC₂、TmC₂、YbC₂或LuC₂。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式二十六：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土碳化物为Re₃C、NdC₂、SmC₂、EuC₂、TbC₂、HoC₂、TmC₂、YbC₂或LuC₂。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式二十七：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土氮化物为Y₃N、CeN、PrN、NdN、SmN、EuN、GdN或TbN。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式二十八：本实施方式与具体实施方式十六不同点在于所述的稀土氮化物为Y₃N、CeN、NdN、EuN或TbN。其它与具体实施方式十六相同。

具体实施方式二十九：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的纳米化合物陶瓷为Al₂O₃、TiO₂和ZrO₂中的一种或其中几种的混合。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三十：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的纳米化合物陶瓷为TiN、TiCN、AlN、BN和Si₃N₄中的一种或其中几种的混合。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三十一：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的纳米化合物陶瓷为Al₂O₃、AlN、TiO₂、ZrO₂、TiN、TiCN、BN或Si₃N₄中的一种或其中几种的混合。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三十二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述的纳米化合物陶瓷为Al₂O₃、SiC或TiCN中的一种分别与稀土氧化物La₂O₃混合，纳米化合物陶瓷和稀土氧化物的比例为1:1，总的颗粒粒径为20~60nm的纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量0.1%，由此所得纳米改性剂分别标以改性剂1^#，改性剂2^#和改性剂3^#，其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三十三：本实施方式所用高锰钢的成分如表1所示：

表1 高锰钢化学成分

将具体实施方式三十二中提到的改性剂1^#， 2^#和3^#分别放入浇包内，随后将熔炼好的钢水（约450kg）浇入浇包，钢水倒入浇包中后，放入了“稀土硅”进行脱氧除渣。然后再将浇包中的钢水倒入砂型中得到高锰钢铸件。然后在1100℃对高锰钢铸件进行水韧处理。

传统和改性后高锰钢的100倍下的金相组织如图1所示，从传统和改性高锰钢的金相图片可以看出，高锰钢组织为单一过冷奥氏体，加入纳米改性剂的高锰钢的平均晶粒尺寸有明显减小。

改性前后高锰钢的硬度测试结果如表2所示：

表2 纳米改性剂对高锰钢初始硬度的影响

由表2可知，改性高锰钢的硬度要比传统高锰钢的硬度有所提高。这是由于沉淀强化处理后，大量的碳化物析出非自发形核而使等轴晶细化的作用使改性高锰钢的基体的硬度有一定程度的提高。由表2还可以看出改性高锰钢样品的弹性模量和弹性恢复率也有所提高。但不同纳米改性剂的加入却对冲击韧性有不同影响。

具体实施方式三十四：本实施方式所用高锰钢的成分和制备方法与具体实施方式三十三完全一样。与具体实施方式三十三不同的是本实施方式考查了加与未加纳米改性剂高锰钢的冲击磨粒磨损性能。从图2可以看出，在冲击功为5.0J的情况下，改性高锰钢的耐冲击磨损性能优于传统未改性的高锰钢，而且冲击磨损时间越长，改性高锰钢的耐冲击磨损性能的提高越加明显。在磨损3小时时，改性高锰钢的耐冲击磨损性能比传统未改性的高锰钢提高72%。在磨损4小时时，改性高锰钢的耐冲击磨损性能比传统未改性的高锰钢提高约100%。

图3为传统高锰钢在5J冲击功下冲击腐蚀磨损1h后的磨损表面形貌SEM照片。图4为改性高锰钢3#在5J冲击功下冲击腐蚀磨损1h后的磨损表面形貌SEM照片。由图可见，改性高锰钢的表面以划擦、凿击为主，剥落较少；为传统高锰钢表面既有划擦、凿击，也出现了局部浅层剥落。

图5是高锰钢冲击磨损后自表面至心部的显微硬度分布图，纳米添加剂的加入使高锰钢的加工硬化能力明显增大，因而改性高锰钢具有较强的耐冲击磨损性能钢。

具体实施方式三十五：本实施方式所用高锰钢的成分和制备方法与具体实施方式三十三完全一样。与具体实施方式三十三不同的是本实施方式考查了加与未加纳米改性剂高锰钢在不同介质中的的腐蚀性能。本试验采用的酸性介质是分析纯硫酸和蒸馏水配制的pH为3.5的溶液；本试验采用的碱性介质是分析纯NaOH和蒸馏水配制的pH为11的溶液；本试验采用的中性介质是分析纯NaCl与蒸馏水配制的1%NaCl溶液。

在酸性介质中高锰钢腐蚀电位、腐蚀电流密度、腐蚀速率如表3所示：

表3 在酸性介质中的耐腐蚀性能参数

在碱性介质中传统和改性高锰钢的腐蚀电位、腐蚀电流密度、腐蚀速率如表4所示：

表4 在碱性介质中的耐腐蚀性能参数

在中性介质中高锰钢腐蚀电位、腐蚀电流密度、腐蚀速率如表5所示：

表5在中性介质中的耐腐蚀性能参数

由上述试验结果可知，纳米改性可以明显提高高锰钢的耐腐蚀性能。

具体实施方式三十六：本实施方式所用高锰钢的成分和制备方法与具体实施方式三十三完全一样。由于在实际自然环境中，酸性介质对高锰钢的腐蚀较为显著，所以，与具体实施方式三十三不同的是本实施方式考查了高锰钢在pH=2.5的硫酸溶液作为浸泡腐蚀溶液，腐蚀时间为144.5小时后，加与未加纳米改性剂高锰钢试样均匀腐蚀失重对比结果，如表6所示：

表6传统和改性高锰钢均匀腐蚀结果

图6是传统和改性高锰钢均匀腐蚀速率对比图，分析认为，纳米改性剂添加到钢中可以明显提高钢的整体耐腐蚀性能，纳米改性剂在净化钢液、变质夹杂(如硫化物夹杂物的形态和分布)、改善组织和晶界状况等方面的作用，是钢的耐蚀性能得以改善的重要原因。

Claims

1.一种纳米改性高锰钢材料，由传统的高锰钢和纳米改性剂材料制成，纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量0.01-5.00%，所述的纳米改性剂材料的粒径为1-500nm，其特征在于，所述的纳米改性剂材料为成分A或/和成分B，成分A为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷中的一种或几种混合，成分B为稀土相材料。

2.根据权利要求1所述的纳米改性高锰钢材料，其特征在于，氧化物陶瓷为Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂陶瓷中的一种或几种混合。

3. 根据权利要求1所述的纳米改性高锰钢材料，其特征在于，氮化物陶瓷为TiN、TiCN、AlN、BN和Si₃N₄陶瓷中的一种或几种混合。

4.根据权利要求1所述的纳米改性高锰钢材料，其特征在于，稀土相材料为稀土元素、稀土氢氧化物、稀土氧化物、稀土氯化物、稀土硅化物、稀土碳化物和稀土氮化物等稀土化合物中的一种或其中几种的混合。

5. 根据权利要求4所述的纳米改性高锰钢材料，其特征在于，稀土元素为钇（Y）、钪（Sc）、镧（La）、铒（Er）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、镥（Lu）、钐（Sm）、钆（Gd）、镝（Dy）、钬（Ho）、铥（Tm）或镱（Yb）（优选的，稀土氢氧化物为Ce(OH)₃ 、Nd(OH)₃ 、Eu(OH)₃ 、Gd(OH)₃ 、Tb(OH)₃ 、Dy(OH)₃ 、Ho(OH)₃ 、Er(OH)₃ 、Tm(OH)₃ 、Yb(OH)₃或Lu(OH)₃；稀土氧化物为La₂O₃、Nb₂O₃ 、Eu₂O₃ 、Gd₂O₃ 、Tb₂O₃、Er₂O₃、Yb₂O₃ 、CeO₂或Y₂O₃；稀土氯化物为YCl₃、CeCl₃、PrCl₃、NdCl₃、SmCl₃、EnCl₃、GdCl₃、TbCl₃、DyCl₃、ErCl₃、TmCl₃、YbCl₃、LuCl₃或LaCl₃；稀土硅化物为NdSi₂、CeSi₂、PrSi₂、SmSi₂、EuSi₂、GdSi₂、TbSi₂、DySi₂、HoSi₂、ErSi₂、TmSi₂、YbSi₂、LuSi₂或YSi₂；稀土氮化物为Y₃N、CeN、PrN、NdN、SmN、EuN、GdN或TbN）。

6.根据权利要求1所述的纳米改性高锰钢材料，其特征在于，纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量的0.02-4.00%。

7.根据权利要求1所述的纳米改性高锰钢材料，其特征在于，纳米改性剂材料占纳米改性高锰钢材料总重量的0.40-2.00%。

8.根据权利要求1所述的纳米改性高锰钢材料，其特征在于，纳米改性剂材料的颗粒粒径为1-300nm。

9.根据权利要求1所述的纳米改性高锰钢材料，其特征在于，纳米改性剂材料的颗粒粒径为20-60nm。

10.根据权利要求1所述的纳米改性高锰钢材料的制备方法，其特征在于，纳米改性高锰钢材料采用的是熔融浇铸法，纳米改性剂材料的加入方式是在铸造过程中，炉前孕育处理时加入纳米改性剂；或者在铸造过程中，先将纳米改性剂放入浇包中，再倒入熔融的钢液通过浇铸口注入型腔中得到纳米改性高锰钢铸件，然后在1100℃对纳米改性高锰钢铸件进行水韧处理。