CN108504959A - 一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法 - Google Patents

一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108504959A
CN108504959A CN201810565507.XA CN201810565507A CN108504959A CN 108504959 A CN108504959 A CN 108504959A CN 201810565507 A CN201810565507 A CN 201810565507A CN 108504959 A CN108504959 A CN 108504959A
Authority
CN
China
Prior art keywords
manganese steel
austenitic
iron
medium manganese
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810565507.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108504959B (zh
Inventor
任志英
金瑞
白鸿柏
杨洋洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201810565507.XA priority Critical patent/CN108504959B/zh
Publication of CN108504959A publication Critical patent/CN108504959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108504959B publication Critical patent/CN108504959B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法，其各种元素质量百分比为：碳C:0.80%～1.00%;锰Mn:8.00%～10.00%;硅Si:0.60%～1.25%;钼Mo:1.50%～2.00%;铬Cr:2.00%～3.50%;铌Nb:0.05%～0.10%;稀土铼RE:0.01%～0.03%;磷P:£0.03%;硫S:£0.03%;余量为铁Fe和少量的其他不可避免杂质。在传统的奥氏体中锰钢化学成分的基础上添加不同含量的合金元素Mo、Cr、Nb、RE元素，发现复合合金化对奥氏体中锰钢的力学性能、耐磨性和切削加工性都产生较大的影响。方法简单，钢种性能优良，具备显著的经济和社会效益。

Description

一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金及材料工程领域，具体涉及一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法。
背景技术
奥氏体锰钢由于具有优异的韧性以及耐磨性，自从问世以来便作为耐磨材料在工业上广泛使用。伴随科学技术的不断进步以及工程机械的日新月异，奥氏体锰钢凭借优异的性能逐渐变成新型坦克、凿岩机器人、磁悬浮列车等一系列高科技机械设备中耐磨零部件的首选材料。但由于导热性差、加工硬化严重等因素致使其切削加工性极差，一般限于铸件使用，在很大程度上限制其应用范围。改善奥氏体锰钢性能的措施很多，但到目前为止，关于复合合金化处理对奥氏体锰钢切削加工性的研究相对较少。
CN106544584A公开了一种耐磨稀土高锰钢，包括碳C:0.90％～1.50％；硅Si:0.25％～0.80％；锰Mn:10.0％～14.0％；镍Ni:0.30％～1.20％；钛Ti:0.25％～0.45％；铝Al:0.20％～0.50％；铬Cr:0.5％～1.30％；稀土RE:0.02％～0.05％；硫S:0.01％～0.03％；锰碳比Mn/C:8-10；其余为铁Fe和少量的其他杂质。本发明加入稀土能和S、O等元素形成高熔点的稀土化合物，降低了杂质含量，稀土也会使锰钢晶粒细化，可以提高材料的耐磨性。其不足之处是降低了奥氏体锰钢的切削加工性。
发明内容
本发明旨在提供一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法，方法简单，钢种性能优良，具备显著的经济和社会效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢，其各种元素质量百分比为：碳C:0.80％～1.00％；锰Mn:8.00％～10.00％；硅Si:0.60％～1.25％；钼Mo:1.50％～2.00％；铬Cr:2.00％～3.50％；铌Nb:0.05％～0.10％；稀土铼RE:0.01％～0.03％；磷P:≤0.03％；硫S:≤0.03％；余量为铁Fe和少量的其他不可避免杂质。
制备方法包括以下步骤：
(1)熔炼:先将球墨铸铁和纯铁装入坩埚中，通电加热中频感应电炉，等到炉料完全熔化时，在顺次加入高碳锰铁、钼铁、微碳铬铁、铌铁以及稀土硅铁合金；出钢前先撒入一层铸造用除渣剂进行保温静止半分钟,使合金元素分布均匀。待钢液温度升至1520℃～1550℃进行扒渣并出炉浇铸。
(2)浇铸:将上述得到的合金钢液浇铸到标准的Keel试块中，得到初品，浇铸温度为1370℃～1420℃。
(3)铸后热处理:将得到的初品切割成厚度为40mm的试块，进行水韧处理。
所述步骤(3)中的水韧处理：初品入炉温度控制在＜450℃，加热速度控制在＜100℃/h，水韧处理温度加热到1150℃。
与现有技术相比，本发明的显著优点在于：对炉料进行合理的配比和生产工艺进行优化，发现复合合金化对奥氏体中锰钢的力学性能、耐磨性和切削加工性都产生较大的影响。方法简单，钢种性能优良，具备显著的经济和社会效益。
附图说明
图1是本发明提供的一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢的热处理工艺图。
图2a为Nb含量对奥氏体中锰钢硬度的影响；
图2b为Cr含量对奥氏体中锰钢硬度的影响；
图2c为不同合金化处理对奥氏体中锰钢硬度的影响。
图3a为1#试样经水韧处理后的冲击断口形貌。(经Mo-Cr-Nb合金化处理)
图3b为5#试样经水韧处理后的冲击断口形貌。(经Mo-Cr-Nb-RE合金化处理)
图3c为8#试样经水韧处理后的冲击断口形貌。(经Mo-Cr-RE合金化处理)
图3d为10#试样经水韧处理后的冲击断口形貌。(未合金化处理)
图4a为1#试样经冲击磨料磨损后的表面形貌。(经Mo-Cr-Nb合金化处理)
图4b为5#试样经冲击磨料磨损后的表面形貌。(经Mo-Cr-Nb-RE合金化处理)
图4c为8#试样经冲击磨料磨损后的表面形貌。(经Mo-Cr-RE合金化处理)
图4d为10#试样经冲击磨料磨损后的表面形貌。(未合金化处理)
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
表1：1#-10#试样中组分含量(％，ω)
一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢的制备关键措施如下：
(1)熔炼:先将球墨铸铁和纯铁装入坩埚中，通电加热中频感应电炉，等到炉料完全熔化时，在顺次加入高碳锰铁、钼铁、微碳铬铁、铌铁以及稀土硅铁合金(具体每一炉的加入成分如表1)；出钢前先撒入一层铸造用除渣剂进行保温静止半分钟,使合金元素分布均匀。待钢液温度升至1520℃～1550℃进行扒渣并出炉浇铸。
(2)浇铸:将上述得到的合金钢液浇铸到标准的Keel试块中，得到初品，浇铸温度为1370℃～1420℃。
(3)铸后热处理:将得到的初品切割成厚度为40mm的试块，进行水韧处理。其中水韧处理：初品入炉温度控制在＜450℃，加热速度控制在＜100℃/h，水韧处理温度加热到1150℃。
(4)将各试样进行性能测试，测试结果具体如下。
表2：复合合金化处理后的奥氏体中锰钢性能测试结果
有上述表2可知，本发明提出的复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法，通过合理的设计各个炉料成分和热处理工艺，发现复合合金化大幅度提高了奥氏体中锰钢的力学性能(强度、冲击韧性、拉伸强度)和耐磨性，并且当进行恰当的合金化处理时可以有效的改善奥氏体中锰钢的切削加工性。其中，经复合合金化处理的5#试样硬度、冲击韧性、抗拉强度和延伸率分别为41.2HRC、185.4J·cm-2、573.7MPa、和18.0％，与未经合金化处理的ZGMn13相比，分别提高了4.3％、33.0％、2.3％和125.0％，耐磨性则提升了19.2％,VB值则降低了14.3％，综合性能表现最佳。通过本发明的研究，可以确定既能保证奥氏体锰钢材料力学性能、耐磨性，又能够改善切削加工性的最佳合金化处理方案。具备显著的经济和社会效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢，其特征在于：其原料中各种元素质量百分比为:碳C:0.80%～1.00%;锰Mn:8.00%～10.00%;硅Si:0.60%～1.25%;钼Mo:1.50%～2.00%;铬Cr:2.00%～3.50%;铌Nb:0.05%～0.10%;稀土铼RE:0.01%～0.03%;磷P:£0.03%;硫S:£0.03%;余量为铁Fe和少量的其他不可避免杂质。
2.一种制备如权利要求1所述的一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢的方法,其特征在于:包括以下步骤:
（1）熔炼:先将球墨铸铁和纯铁装入坩埚中，通电加热中频感应电炉，等到炉料完全熔化时，在依次按照原料配比加入高碳锰铁、钼铁、微碳铬铁、铌铁以及稀土硅铁合金；出钢前先撒入一层铸造用除渣剂进行保温静止半分钟，使合金元素分布均匀。待钢液温度升至1520℃～1550℃进行扒渣并出炉浇铸；
（2）浇铸:将上述得到的合金钢液浇铸到标准的Keel试块中，得到初品，浇铸温度为1370℃～1420℃；
（3）铸后热处理:将得到的初品切割成厚度为40mm的试块，进行水韧处理。
3.根据权利要求2所述的一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的水韧处理：初品入炉温度控制在<450℃，加热速度控制在<100℃/h，水韧处理温度加热到1150℃。
CN201810565507.XA 2018-06-04 2018-06-04 一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法 Active CN108504959B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810565507.XA CN108504959B (zh) 2018-06-04 2018-06-04 一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810565507.XA CN108504959B (zh) 2018-06-04 2018-06-04 一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108504959A true CN108504959A (zh) 2018-09-07
CN108504959B CN108504959B (zh) 2019-11-12

Family

ID=63402504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810565507.XA Active CN108504959B (zh) 2018-06-04 2018-06-04 一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108504959B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109570439A (zh) * 2018-12-11 2019-04-05 宁夏立志耐磨机械制造有限公司 一种用于整铸中部槽的材料制作系统
CN111074171A (zh) * 2020-01-16 2020-04-28 鞍钢集团矿业有限公司 ZG130Mn8Cr2VTiRe中锰耐磨钢及其制备方法
CN111074170A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 天津威尔朗科技有限公司 一种中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺
CN111945054A (zh) * 2020-08-20 2020-11-17 山东华星新材料科技有限公司 一种高铝中锰钢及其冶炼方法
CN116287988A (zh) * 2023-02-28 2023-06-23 徐州徐工基础工程机械有限公司 一种凿岩机中高碳中锰铸钢冲击壳体及其加工处理工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104694829A (zh) * 2015-01-15 2015-06-10 天津威尔朗科技有限公司 一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法
CN105239014A (zh) * 2015-10-27 2016-01-13 王军祥 一种低成本高碳中锰耐磨钢及其热轧板制造方法
WO2018050683A1 (de) * 2016-09-16 2018-03-22 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zur herstellung eines stahlflachprodukts aus einem manganhaltigen stahl und ein derartiges stahlflachprodukt

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104694829A (zh) * 2015-01-15 2015-06-10 天津威尔朗科技有限公司 一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法
CN105239014A (zh) * 2015-10-27 2016-01-13 王军祥 一种低成本高碳中锰耐磨钢及其热轧板制造方法
WO2018050683A1 (de) * 2016-09-16 2018-03-22 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zur herstellung eines stahlflachprodukts aus einem manganhaltigen stahl und ein derartiges stahlflachprodukt

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈绍春 等: "合金化和稀土变质处理对奥氏体中锰钢热导率及耐磨性的影响", 《过程工程学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109570439A (zh) * 2018-12-11 2019-04-05 宁夏立志耐磨机械制造有限公司 一种用于整铸中部槽的材料制作系统
CN111074170A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 天津威尔朗科技有限公司 一种中锰高铬耐磨衬板及其生产工艺
CN111074171A (zh) * 2020-01-16 2020-04-28 鞍钢集团矿业有限公司 ZG130Mn8Cr2VTiRe中锰耐磨钢及其制备方法
CN111945054A (zh) * 2020-08-20 2020-11-17 山东华星新材料科技有限公司 一种高铝中锰钢及其冶炼方法
CN116287988A (zh) * 2023-02-28 2023-06-23 徐州徐工基础工程机械有限公司 一种凿岩机中高碳中锰铸钢冲击壳体及其加工处理工艺
CN116287988B (zh) * 2023-02-28 2024-02-06 徐州徐工基础工程机械有限公司 一种凿岩机中高碳中锰铸钢冲击壳体及其加工处理工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN108504959B (zh) 2019-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108504959B (zh) 一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法
CN102363859B (zh) 一种耐磨钢板的生产方法
CN103757516B (zh) 耐磨白口铸铁及其制备方法
CN100415923C (zh) 高强度铸造空冷贝氏体耐磨钢及其制备方法
CN104264043B (zh) 一种离心铸造耐磨高速钢复合轧辊及其制备方法
CN102877008B (zh) 一种贝氏体耐磨铸钢的制备方法
CN109234508A (zh) 一种具有高强度和高塑性的中碳钢盘条及其生产方法
CN103498107A (zh) 耐高温高硼高铬低碳耐磨合金钢及其制备方法
CN107557671B (zh) 微合金化弹簧钢及其制备方法
CN103572166A (zh) 具有良好红硬性的含硼高速钢及其制备方法
CN1847439A (zh) 一种高速线材轧机导入钢坯用导卫辊及其制备方法
CN102242314A (zh) 一种多元合金强韧化、耐磨中锰钢及制备工艺
CN104438337B (zh) 一种用于带钢冷轧的耐磨轧辊及其制备方法
CN103789603A (zh) 一种性能可调节的奥铁体球墨铸铁件及其制造方法
CN104087874B (zh) 一种高速钢轧辊及其制备方法
CN103498108A (zh) 具有良好红硬性的高硼高铬低碳耐磨合金钢及其制备方法
CN103526125A (zh) 一种半钢轧辊及其制造方法
CN109338214B (zh) 高强高韧的凿岩钎具用钢及其生产方法
CN109440001A (zh) 一种含纳米晶奥氏体的多元低合金耐磨铸钢及其制备方法
CN106544596B (zh) 一种铝合金化高硼高速钢复合轧辊及其制备方法
CN106555109A (zh) 兼具低温冲击性能nm550钢板及其生产方法
Bedolla-Jacuinde Niobium in cast irons
CN1380436A (zh) 高钒高耐磨合金及其制备方法
CN109594018B (zh) 一种离心铸造高速钢夹送辊及其制造方法
CN114262842B (zh) 一种用于阿塞尔机架的轧辊及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant