CN114231856A - 一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用 - Google Patents

一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用，属于耐磨钢技术领域。微米碳化物增强低密度耐磨钢的化学成分质量百分比为：C：1.2‑1.8％，Mn：18.0‑20.5％，Cr：1.5‑2.5％，Al：12.0‑16.0％，Si：0.3‑0.8％，Zr：0.01‑0.06％，B：0.006‑0.01％，N：0.003‑0.01％，稀土：0.01‑0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。经中频电炉熔炼，通过脱氧及稀有元素协同变质工艺铸造，以及短流程中温热处理工艺获得。其组织内包含高体积分数的微米碳化物增强相。本发明的耐磨钢具有优良的抗磨料磨损性能。

Description

一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及耐磨钢技术领域，具体而言，涉及一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用。
背景技术
耐磨钢被广泛应用于矿山、机械、水泥、电力、建筑、交通等基础工业，是粉磨、破碎等作业设备耐磨构件的主要用材。
轻量化是减少机械运行能耗的有效途径之一，专利CN 105154764公开了一种破碎机用轻质高锰钢衬板及其制备方法和应用，衬板化学成分质量百分比为：1.0％-1.5％C，0.3％-0.5％Si，18％-26％Mn，6％-8％Al，0.002％-0.005％B，0.01％-0.03％RE(La和Ce混合稀土)，P<0.01％，S<0.03％，余量为Fe及不可避免杂质。该衬板密度在6.6-7.1g/cm3之间，比现有高锰钢衬板密度降低了9％-15％，制备方法包括熔炼、浇注、水韧-回火热处理、喷丸，最终得到的组织为单一奥氏体加少量细小碳化物。专利CN 107675073公开了一种新型轻质高锰钢耐磨材料，该材料的化学成分为：0.90％-1.30％C，0.40％-0.90％Si，12％-20％Mn，1.0％-5.0％Al，1.0％-2.5％Cr，0.1％-0.5％的La+Ce+Pr+Nd混合稀土，P<0.04％，S<0.04％，余量为Fe。该材料的组织为单一奥氏体组织，密度在7.10-7.65g/cm3之间。专利CN103643110公开了一种球磨机用轻质高锰钢衬板及其制备方法和应用，其原料包括：0.8-1.0％C，0.4-0.6％Si，20％-30％Mn，5-10％Al，0-0.005％P，0-0.003％S，余量为Fe及不可避免杂质，其密度在6.6-7.1％，耐磨性可比普通高锰钢提高35％以上。可见当前已有部分专利关注了轻量化耐磨钢的设计与制备，然而由于受到硬度-韧性难以协同调控的限制，耐磨钢的轻量化效果难以更进一步突破。
专利CN 107937834公开了一种高锰钢，其包括：0.5-1.2％C，0.1-2.3％Si，15-30％Mn，7.0-13.0％Al，0.01-3.0％Ni，0.01-0.5％Cr，0.01-0.4％Mo，0.01-0.5％V，0.005-0.3％Nb，0.005-0.3％Ti，以及其余为Fe和其它不可避免的杂质。该材料的组织主要为β-Mn相、奥氏体和铁素体，涉及到的制备方法包括热轧、冷轧等过程。专利CN 107460291公开了一种轻质高锰钢锤式破碎机锤头表面爆炸硬化方法，锤头的化学组成及各组成成分的重量百分含量为：1.20-1.30％C，0.35-0.40％Si，25.0-25.5％Mn，6.5-7.0％Al，0.002-0.003％B，0.35-0.40％RE，P<0.03％，S<0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。爆炸处理后轻质高锰钢锤头耐磨性能优异，表面硬度≥400HB。上述专利虽然在轻量化效率上有一定的突破，但是材料的制备流程较长，涉及到真空熔炼、轧制、爆炸预处理等，未能达到节能效果，且成本较高。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种微米碳化物增强低密度耐磨钢，其化学成分的质量百分比为：C：1.2-1.8％，Mn：18.0-20.5％，Cr：1.5-2.5％，Al：12.0-16.0％，Si：0.3-0.8％，Zr：0.01-0.06％，B：0.006-0.01％，N：0.003-0.01％，稀土：0.01-0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。
第二方面，本发明还提供一种上述微米碳化物增强低密度耐磨钢的制备方法，其包括：原料经熔炼，脱氧及稀有元素协同变质工艺铸造，以及短流程热处理工艺获得。
第三方面，本发明还提供一种上述微米碳化物增强低密度耐磨钢在低应力冲击工况下耐磨件方面的应用。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用，微米碳化物增强低密度耐磨钢的化学成分的质量百分比为：C：1.2-1.8％，Mn：18.0-20.5％，Cr：1.5-2.5％，Al：12.0-16.0％，Si：0.3-0.8％，Zr：0.01-0.06％，B：0.006-0.01％，N：0.003-0.01％，稀土：0.01-0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。在化学成分上，通过加入足量的Al以获得密度较低的钢，降低贵金属元素的添加量，控制耐磨钢成本；通过Zr、B和稀土Y的协同添加，达到对钢进一步脱氧及变质的作用，从而保障Al的高收得率并改善高Al添加量带来的钢韧性显著恶化。所提供的微米碳化物增强低密度耐磨钢的组织内包含高体积分数的微米碳化物增强相，使耐磨钢具有优良的抗磨料磨损性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1的微米碳化物增强低密度耐磨钢的金相组织图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明的目的旨在提供一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用。在化学成分上，加入足量的Al以获得密度较低的钢，降低贵金属元素的添加量，控制耐磨钢成本；通过Zr、B和稀土Y的协同添加，达到对钢进一步脱氧及变质的作用，从而保障Al的高收得率并改善高Al添加量带来的钢韧性显著恶化；通过简化并优化热处理流程，在钢基体中获得高体积分数的均匀分散的微米碳化物，极大提升耐磨钢的耐磨性能，并降低制备过程中能源消耗。因此本发明从降低耐磨钢密度以降低装备运行耗能、提高耐磨钢耐磨性以降低构件更换频次、简化耐磨钢制备流程以降低能源消耗等三个方面进行低密度耐磨钢的设计与制备，达到节能降耗效果。
为了达到上述目标，本发明的技术方案具体如下：
第一方面，本发明实施例提供一种微米碳化物增强低密度耐磨钢，其化学成分的质量百分比为：C：1.2-1.8％，Mn：18.0-20.5％，Cr：1.5-2.5％，Al：12.0-16.0％，Si：0.3-0.8％，Zr：0.01-0.06％，B：0.006-0.01％，N：0.003-0.01％，稀土：0.01-0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。
进一步地，微米碳化物增强低密度耐磨钢中包含体积分数＞40％的硬质微米碳化物。本发明实施例提供的微米碳化物增强低密度耐磨钢，采用成分及热处理工艺创新，获得了高体积分数(>40％)碳化物增强的低密度耐磨钢，这些高硬度微米碳化物的存在及均匀分布极大提升了耐磨钢的耐磨性能。
进一步地，稀土元素主要为Y。
进一步地，微米碳化物增强低密度耐磨钢的组织为单一奥氏体组织，密度在6.2-6.5g/cm3之间，维氏硬度≥450HV，室温冲击吸收功≥25J。
本发明的微米碳化物增强低密度耐磨钢中化学成分确定的理论依据如下：
碳：C元素是钢铁中最基本的元素之一，其含量极大地影响钢铁的组织及力学性能，对于碳化物增强低密度耐磨钢来说，需要保证足够的碳含量以便在钢种形成高体积分数的碳化物，从而获得较高的耐磨性能，但是碳含量过高将导致铸件开裂。综合考虑，本发明控制C含量的范围为1.2-1.8％。
锰：Mn元素是稳定并强化奥氏体相的主要元素之一，是高锰耐磨钢加工硬化的主要来源元素，但过多添加会影响焊接性和韧性。综合考虑，本发明控制Mn含量的范围为18.0-20.5％。
铬：Cr元素是提高钢铁屈服强度和耐磨性能的重要元素之一，同时能提高钢铁淬透性，适量铬的添加能够在提升钢耐磨性能的同时，不降低其韧性。本发明最终控制的Cr含量范围为1.5-2.5％。
铝：Al元素作为一种轻质元素，是低密度耐磨钢设计的关键，同时Al能够提高奥氏体的堆垛层错能，影响奥氏体的变形机理、促进加工硬化效应，并在一定程度上提高高锰钢的铸态冲击韧性。综合考虑轻量化效果、氧化物夹杂、硬/韧性，本发明最终控制的Al含量范围为12.0-16.0％。
硅：Si元素是钢的脱氧元素之一，同时适量添加能够在保证钢韧性无明细恶化的同时增强钢的强度。本发明控制其含量范围为0.3-0.8％。
锆：Zr元素是C、N、O亲和元素，直接加入钢液中只能起到脱氧的效果，烧损严重。但通过与其它元素协同添加，可以在钢中生成复合变质相，并优化钢中夹杂物尺寸与分布，合理地微量添加即能提高钢的耐磨性能及韧性，但过量添加会导致夹杂物增多，影响钢的各种性能。本发明控制其含量范围为0.01-0.06％。
硼：B具有较好的调节钢淬透性及淬硬性的作用，但B也容易被钢液中的N元素反应消耗。本发明通过将其与Zr、稀土Y等混合加入，充分运用Zr、Y的强脱氧效果和亲C、亲N性，保证硼元素向钢中的有效固溶，以发挥其重要作用。本发明控制其含量范围为0.006-0.01％。
氮：N是钢的固溶元素之一，扩大奥氏体相区，能与铬、铝、钒，尤其是锆元素生成极稳定的氮化物，从而达到硬化和强化的效果。但是过量的氮会引起钢的脆化。本发明控制其含量范围为0.003-0.01％。
稀土：稀土元素能起到很好的钢中脱硫、脱氧效果，净化钢质，改变钢中夹杂物的形态和分布。尤其是稀土元素中的Y，能够和Zr共同作用，使钢中夹杂物Y-Zr复合化，这类夹杂物更加均匀弥散，且电导率低，对钢的力学性能和耐腐蚀性能提升有重要作用。本发明控制其含量范围为0.01-0.03％。
P、S作为杂质元素严重损害钢的韧塑性，含量均控制在≤0.04％。
第二方面，本发明实施例还提供了一种上述微米碳化物增强低密度耐磨钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将钢源、铬源、锰源、硅源、氮源在中频熔炼炉中熔炼，所用熔炼温度为1550-1600℃，经脱氧剂处理并调节炉前成分后得到合格钢水，出炉前加入铝源，后将熔液温度调节至1460℃-1500℃；
(2)将步骤(1)得到的钢水倒入经500℃以上高温预热大于3小时后的浇包，充分静置；
(3)将步骤(2)得到的钢水在1380℃-1430℃下浇注成铸件，铸件经短流程热处理得到耐磨钢。
进一步地，步骤(1)加入铝源的时机最好在出炉前6-8分钟。
进一步地，步骤(2)需进行协同变质处理，在浇包边缘上、中、下不同深度位置处放置变质剂，变质剂是由颗粒状锆铁、硼铁和稀土化合物构成，充分混合后用铁皮包裹。
进一步地，步骤(3)中的短流程热处理仅包括单道次中温处理：将铸钢以速率≤60℃/h的方式从室温升温至500-700℃，保温8-10h后出炉空冷至室温。
第三方面，本发明实施例还提供一种上述微米碳化物增强低密度耐磨钢在低应力冲击工况下耐磨件方面的应用，尤其是在高能耗粉磨破碎领域低应力冲击工况下耐磨件方面的应用。
与现有技术相比，本发明实施例提供的微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用，具有以下的特点和优势：
(1)本发明实施例提供的微米碳化物增强低密度耐磨钢，在化学成分上，通过加入足量的Al以获得密度较低的钢，降低贵金属元素的添加量，控制耐磨钢成本；通过Zr、B和稀土Y的协同添加，达到对钢进一步脱氧及变质的作用，从而保障Al的高收得率并改善高Al添加量带来的钢韧性显著恶化。
(2)本发明实施例提供的微米碳化物增强低密度耐磨钢，不同于目前领域内常用耐磨锰钢主要依靠单一奥氏体组织加工硬化来获得耐磨性的思路，采用成分及热处理工艺创新，获得了高体积分数(>40％)碳化物增强的低密度耐磨钢，这些高硬度微米碳化物的存在及均匀分布极大提升了耐磨钢的耐磨性能。
(3)本发明实施例提供的微米碳化物增强低密度耐磨钢，通过控制Al在出炉前8分钟的加入时机，并结合浇包中进一步Zr、稀土Y的协同脱氧变质来获得耐磨钢中高含量Al的存在，突破高Al含量钢熔炼瓶颈，从而达到极大降低耐磨钢密度的效果。
(4)本发明实施例提供的微米碳化物增强低密度耐磨钢，低密度耐磨钢的制备方法更加短流程化，仅包含必要的熔炼、浇注及单道次中温热处理，无需采用轧制、锻造、表面强化及水韧-回火等多道次热处理制备工艺，具有生产效率高、能耗少、成本低的优点。
(5)含铝低密度耐磨钢由于具有较高的Al含量，其韧性一般较低，在后续热处理过程中易开裂。一方面在材料熔炼制备中采用锆铁、硼铁和稀土钇协同变质以改善耐磨钢中碳化物增强相的尺寸及分布，达到增加韧性的作用；另一方面，在热处理过程中，避免高温及极快冷却热处理，避免低密度耐磨钢开裂。
(6)本发明实施例提供的微米碳化物增强低密度耐磨钢，所设计的微米碳化物增强低密度耐磨钢，密度仅有6.2-6.5g/cm3，较传统耐磨钢减轻量达16-21％，微米碳化物增强相的体积分数占耐磨钢的40％以上，耐磨钢维氏硬度≥450HV，室温冲击吸收功≥25J，低密度耐磨钢的抗磨料磨损性能较常用耐磨高锰钢提高50％以上。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例中耐磨钢的化学成分的质量百分比为：C：1.5％，Mn：19.0％，Cr：2.3％，Al：14.0％，Si：0.8％，Zr：0.03％，B：0.006％，N：0.006％，稀土Y：0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例制备方法具体为：
将钢源、铬源、锰源、硅源、氮源在中频熔炼炉中熔炼，所用熔炼温度为1600℃，经脱氧剂处理并调节炉前成分后得到合格钢水，出炉前6分钟加入铝源，后将熔液温度调节至1500℃；将上述得到的钢水倒入经500℃预热3小时后的浇包，提前在浇包边缘上、中、下不同深度位置处放置变质剂，变质剂是由颗粒状锆铁、硼铁和稀土化合物构成，充分混合后用铁皮包裹，钢水倒入后充分静置；待上述钢水降温到1430℃后浇注成铸件。
将得到的铸钢以速率60℃/h的方式升温至500℃，保温8h后出炉空冷至室温。
由此得到的微米碳化物增强低密度耐磨钢金相组织如附图1所示，由体积分数为45％的微米碳化物及钢基体组成。该耐磨钢密度仅有6.4g/cm3，较传统耐磨钢减轻量达18％，耐磨钢维氏硬度为482HV，室温冲击吸收功36J，低密度耐磨钢的抗磨料磨损性能较常用耐磨高锰钢提高55％。
实施例2
本实施例中耐磨钢的化学成分的质量百分比为：C：1.8％，Mn：18.0％，Cr：2.5％，Al：16.0％，Si：0.5％，Zr：0.06％，B：0.008％，N：0.003％，稀土Y：0.02％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例制备方法具体为：
将钢源、铬源、锰源、硅源、氮源在中频熔炼炉中熔炼，所用熔炼温度为1580℃，经脱氧剂处理并调节炉前成分后得到合格钢水，出炉前8分钟加入铝源，后将熔液温度调节至1480℃；将上述得到的钢水倒入经600℃预热3小时后的浇包，提前在浇包边缘上、中、下不同深度位置处放置变质剂，变质剂是由颗粒状锆铁、硼铁和稀土化合物构成，充分混合后用铁皮包裹，钢水倒入后充分静置；待上述钢水降温到1380℃后浇注成铸件。
将得到的铸钢以速率60℃/h的方式升温至700℃，保温10h后出炉空冷至室温。
由此得到的微米碳化物增强低密度耐磨钢，由体积分数为56％的微米碳化物及钢基体组成。该耐磨钢密度仅有6.23g/cm3，较传统耐磨钢减轻量达20.6％，耐磨钢维氏硬度为538HV，室温冲击吸收功25J，低密度耐磨钢的抗磨料磨损性能较常用耐磨高锰钢提高59％。
实施例3
本实施例中耐磨钢的化学成分的质量百分比为：C：1.2％，Mn：20.5％，Cr：1.6％，Al：12.0％，Si：0.3％，Zr：0.04％，B：0.01％，N：0.01％，稀土Y：0.01％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。
本实施例制备方法具体为：
将钢源、铬源、锰源、硅源、氮源在中频熔炼炉中熔炼，所用熔炼温度为1550℃，经脱氧剂处理并调节炉前成分后得到合格钢水，出炉前8分钟加入铝源，后将熔液温度调节至1500℃；将上述得到的钢水倒入经500℃高温预热3小时后的浇包，提前在浇包边缘上、中、下不同深度位置处放置变质剂，变质剂是由颗粒状锆铁、硼铁和稀土化合物构成，充分混合后用铁皮包裹，钢水倒入后充分静置；待上述钢水降温到1420℃后浇注成铸件。
将得到的铸钢以速率60℃/h的方式升温至600℃，保温8h后出炉空冷至室温。
由此得到的微米碳化物增强低密度耐磨钢，由体积分数为41％的微米碳化物及钢基体组成。该耐磨钢密度仅有6.5g/cm3，较传统耐磨钢减轻量达17％，耐磨钢维氏硬度455HV，室温冲击吸收功43J，低密度耐磨钢的抗磨料磨损性能较常用耐磨高锰钢提高50％。
对比例1
本对比例中耐磨钢的化学成分的质量百分比为：C：1.5％，Mn：19.0％，Cr：2.3％，Al：14.0％，Si：0.8％，B：0.006％，N：0.006％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。该对比例耐磨钢的化学成分与实施例1耐磨钢的主要区别在于未采用Zr、稀土Y协同变质。
本对比例制备方法具体为：
将钢源、铬源、锰源、硅源、氮源、铝源在中频熔炼炉中熔炼，所用熔炼温度为1600℃，后将熔液温度调节至1500℃；将上述得到的钢水倒入经500℃高温预热3小时后的浇包；待上述钢水降温到1430℃后浇注成铸件。将得到的铸钢以速率60℃/h的方式升温至500℃，保温8h后出炉空冷至室温。
由此得到的耐磨钢，Al元素烧损严重，为了获得符合成分的钢材，需要消耗大量铝源。且在耐磨钢组织中存在大量氧化铝夹杂物，导致钢的室温冲击吸收功仅有9J，在服役过程中容易断裂。
对比例2
本对比例中耐磨钢的化学成分的质量百分比为：C：1.5％，Mn：19.0％，Cr：2.3％，Al：10.0％，Si：0.8％，Zr：0.03％，B：0.006％，N：0.006％，稀土Y：0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。与实施例1相比该对比例中Al含量偏低。其制备方法与实施例1一致。
由此得到的低密度耐磨钢组织内无法形成均匀分散的微米碳化物增强相，部分碳化物从晶界以及奥氏体-铁素体相界面析出，碳化物体积分数较低，仅有5％。该对比例耐磨钢维氏硬度为350HV，室温冲击吸收功6J，抗磨料磨损性能与传统耐磨高锰钢相当，容易脆断。
对比例3
本对比例中耐磨钢的化学成分的质量百分比为：C：1.5％，Mn：19.0％，Cr：2.3％，Al：14.0％，Si：0.8％，Zr：0.03％，B：0.006％，N：0.006％，稀土Y：0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。即该对比例化学成分与实施例1一致。
本对比例制备方法具体为：
将钢源、铬源、锰源、硅源、氮源在中频熔炼炉中熔炼，所用熔炼温度为1600℃，经脱氧剂处理并调节炉前成分后得到合格钢水，出炉前6分钟加入铝源，后将熔液温度调节至1500℃；将上述得到的钢水倒入经500℃高温预热3小时后的浇包，提前在浇包边缘上、中、下不同深度位置处放置变质剂，变质剂是由颗粒状锆铁、硼铁和稀土化合物构成，充分混合后用铁皮包裹，钢水倒入后充分静置；待上述钢水降温到1430℃后浇注成铸件。
该对比例铸钢的热处理方法采用耐磨高锰钢成熟的热处理方法即水韧处理，具体是将得到的铸钢以速率60℃/h的方式升温至600℃，保温3h后以100℃/h的方式升温至1050℃，水冷至室温。
由此得到的低密度耐磨钢，组织为奥氏体-铁素体双相组织，且无析出的碳化物。该耐磨钢密度仅有6.4g/cm3，较传统耐磨钢减轻量达18％，耐磨钢维氏硬度为270HV，淬火后存在明显开裂，难以开展后续应用。
综上，本发明实施例提供了一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用。其化学成分的质量百分比为：C：1.2-1.8％，Mn：18.0-20.5％，Cr：1.5-2.5％，Al：12.0-16.0％，Si：0.3-0.8％，Zr：0.01-0.06％，B：0.006-0.01％，N：0.003-0.01％，稀土：0.01-0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。上述微米碳化物增强低密度耐磨钢经中频电炉熔炼，通过脱氧及稀有元素协同变质工艺铸造，以及短流程中温热处理工艺获得。其组织内包含高体积分数的微米碳化物增强相。本发明的耐磨钢具有优良的抗磨料磨损性能，且从制备到应用相比于同类耐磨钢更具有节能降耗的作用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微米碳化物增强低密度耐磨钢，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：C：1.2-1.8％，Mn：18.0-20.5％，Cr：1.5-2.5％，Al：12.0-16.0％，Si：0.3-0.8％，Zr：0.01-0.06％，B：0.006-0.01％，N：0.003-0.01％，稀土：0.01-0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的微米碳化物增强低密度耐磨钢，其特征在于，所述微米碳化物增强低密度耐磨钢中包含体积分数＞40％的硬质微米碳化物。
3.根据权利要求1所述的微米碳化物增强低密度耐磨钢，其特征在于，所述稀土元素主要为Y。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的微米碳化物增强低密度耐磨钢，其特征在于，所述微米碳化物增强低密度耐磨钢的组织为单一奥氏体组织，密度在6.2-6.5g/cm3之间，维氏硬度≥450HV，室温冲击吸收功≥25J。
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的微米碳化物增强低密度耐磨钢的制备方法，其特征在于，其包括：原料经熔炼，脱氧及稀有元素协同变质工艺铸造，以及短流程热处理工艺获得。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钢源、铬源、锰源、硅源、氮源在中频熔炼炉中熔炼后，经脱氧剂处理并调节炉前成分后得到合格钢水，出炉前加入铝源，调整温度；
将熔炼好的钢水浇入浇包中，充分静置；
再将浇包内的钢水倒出浇注成铸件、铸件经热处理，即得所述微米碳化物增强低密度耐磨钢。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钢源、铬源、锰源、硅源、氮源在中频熔炼炉中熔炼，所用熔炼温度为1550-1600℃，经脱氧剂处理并调节炉前成分后得到合格钢水，出炉前6-8分钟加入铝源，后将熔液温度调节至1460℃-1500℃；
然后将熔炼好的钢水倒入经500℃以上高温预热大于3小时后的浇包，充分静置；
将浇包内的钢水在1380℃-1430℃下浇注成铸件，铸件经短流程热处理得到耐磨钢。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，熔炼好的钢水倒入前，在浇包边缘上、中、下不同深度位置处放置变质剂，其中，所述变质剂由颗粒状锆铁、硼铁和稀土化合物构成，充分混合后用铁皮包裹。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述短流程热处理包括单道次中温处理：将铸钢以速率≤60℃/h的方式从室温升温至500-700℃，保温8-10h后出炉空冷至室温。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的微米碳化物增强低密度耐磨钢或权利要求5-9中任一项所述制备方法制备得到的微米碳化物增强低密度耐磨钢低应力冲击工况下耐磨件方面的应用。
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