CN114561525A - 一种获得耐磨高锰钢组织含细条富碳区和ε-马氏体的方法 - Google Patents

一种获得耐磨高锰钢组织含细条富碳区和ε-马氏体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种获得耐磨高锰钢组织含细条富碳区和ε‑马氏体的方法，涉及金属材料技术领域。本发明包括以下步骤：将水韧处理后的耐磨高锰钢进行高压热处理，所述高压热处理的压力为5～6GPa，加热温度为700～800℃，保温保压时间为4～8min；然后停止加热，继续保压冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为1.0L/min。本发明提供的方法能保证耐磨高锰钢组织内出现ε‑马氏体和大量分布均匀的细条富碳区，避免形成尺寸较大的针状和网状碳化物，有效的提高了耐磨高锰钢的强韧性。

Description

一种获得耐磨高锰钢组织含细条富碳区和ε-马氏体的方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，涉及一种获得耐磨高锰钢组织含细条富碳区和ε-马氏体的方法。
背景技术
耐磨高锰钢具有较高韧性和优异的加工硬化能力，可制备耐磨件，如破碎机锤头、齿板、挖掘机斗齿、球磨机衬板及铁路道岔等，已被广泛地应用于制造冶金、矿山、建材、铁路、电力和机械等行业。目前耐磨高锰钢存在的问题是，(1)水韧处理后耐磨高锰钢的硬度较低，在非强冲击载荷作用下不能充分硬化；(2)经沉淀强化法处理后，耐磨高锰钢组织中易析出粗大和网状碳化物，造成高锰钢的脆性增大，耐磨件过早失效。因此改善耐磨高锰钢组织具有一定的实际意义。众所周知，马氏体本身硬度较高，若耐磨高锰钢获得马氏体组织，同时不产生粗大和网状碳化物，才能保证其使用性能。至今关于高锰钢获得马氏体组织的方法是高锰钢形变诱发马氏体，但该结果尚有争议。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种获得耐磨高锰钢组织含细条富碳区和ε-马氏体的方法。本发明提供的方法能保证耐磨高锰钢组织内出现大量且分布均匀的细条富碳区和ε-马氏体，可有效的提高了耐磨高锰钢的强韧性。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种获得耐磨高锰钢组织含细条富碳区和ε-马氏体的方法，包括以下步骤：
将水韧处理后的耐磨高锰钢进行高压热处理，所述高压热处理的压力为5～6GPa，加热温度为700～800℃，保温保压时间为4～8min；然后停止加热，继续保压冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为1.0L/min。
所述耐磨高锰钢包括以下质量百分含量的成分：C 0.90～1.30％，Mn 11.00～14.00％，Cr 2.50～3.50％，Si 0.30～0.60％，V 0.10～0.20％，P≤0.06％，S≤0.04％，余量为Fe。
本发明对所述耐磨高锰钢的来源和水韧处理的方法及条件没有特别的要求，采用本领域熟知来源的耐磨高锰钢和水韧处理的方法及条件即可。具体地在本发明的实施例中可以为：将铸态高锰钢加热至1050℃，保温1h后，快速在水中冷却。水韧处理的作用主要是使铸态高锰钢获得单一的奥氏体组织。
本发明将水韧处理后的耐磨高锰钢进行高压热处理，由于高锰钢在加热时将发生体积膨胀，而超高压力阻碍了高锰钢体积膨胀引起高锰钢内部产生应变，造成位错数量增多，这些位错将为碳化物的析出提供了更多部位，因而导致C原子向位错处发生偏聚，与Fe和其它合金元素原子结合生成碳化物。因高压处理过程中的保温时间过短，再者，高压力能阻碍原子的扩散，使得富碳区的C原子来不及与其它合金原子形成稳定的碳化物，或形成的碳化物数量较少，因而形成大量的细条富碳区，同时在高压力抵抗高锰钢的热膨胀时而形成ε-马氏体。
本发明与现有技术相比具有如下优点和积极效果：
1、本发明提供的方法可使耐磨高锰钢组织内含细条富碳区和ε-马氏体，避免形成尺寸较大的针状和网状碳化物，提高了耐磨高锰钢的强韧性。
2、本发明提供的技术：操作简便，工艺周期短，性能均匀稳定。
附图说明
图1为经过实施例1处理后的耐磨高锰钢的透射电镜组织图。
具体实施方式：
实施例1
实验材料为水韧处理后的耐磨高锰钢，其化学成分(质量分数wt％)为C1.26％，Mn13.14％，Cr2.68％，Si0.38％，V 0.12％，P 0.048％，S 0.037％。将上述尺寸为Φ8×10mm的耐磨高锰钢样品在CS-ΙΙB型六面顶压机上进行高压热处理，采用压力为6GPa，加热温度为700℃，保温时间为8min，然后断电保压冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为1.0L/min。
经过实施例1处理后的耐磨高锰钢的透射电镜组织图如图1所示，耐磨高锰钢组织中富碳区及样品硬度的测试结果见表1。
实施例2
实验材料为水韧处理后的耐磨高锰钢，其化学成分(质量分数wt％)为C1.02％，Mn11.86％，Cr3.17％，Si0.51％，V 0.18％，P 0.037％，S 0.035％。将上述尺寸为Φ8×10mm的耐磨高锰钢样品在CS-ΙΙB型六面顶压机上进行高压热处理，采用压力为5GPa，加热温度为800℃，保温时间为4min，然后断电保压冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为1.0L/min。
经过实施例2处理后的耐磨高锰钢的透射电镜组织与图1相似，耐磨高锰钢组织中富碳区及样品硬度的测试结果见表1。
实施例3
实验材料为水韧处理后的耐磨高锰钢，其化学成分(质量分数wt％)为C 1.02％，Mn 11.86％，Cr3.17％，Si0.51％，V 0.18％，P 0.037％，S 0.035％。将上述尺寸为Φ8×10mm的耐磨高锰钢的样品在CS-ΙΙB型六面顶压机上进行高压热处理，采用压力为5.5GPa，加热温度为750℃，保温时间为6min，然后断电保压冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为1.0L/min。
经过实施例3处理后的耐磨高锰钢的透射电镜组织与图1相似，耐磨高锰钢组织中富碳区及样品硬度的测试结果见表1。
表1耐磨高锰钢组织中富碳区及样品硬度的测试结果
Figure BDA0003484818970000031
由图1和表1可见，经本发明方法处理后，在耐磨高锰钢组织内出现薄片状ε-马氏体和大量分布均匀含碳量为2.31～3.24％(质量分数)的细条富碳区，其中富碳区的长度和宽度的尺寸分别为665～2349nm和51～88nm，无形成粗大和网状的碳化物，经本发明方法处理后耐磨高锰钢的硬度为51.5～52.5HRC。可断定经本发明处理后的耐磨高锰钢具有较高的强韧性。

Claims (2)

1.一种获得耐磨高锰钢组织含细条富碳区和ε-马氏体的方法，其特征在于：
将水韧处理后的耐磨高锰钢进行高压热处理，所述高压热处理的压力为5～6GPa，加热温度为700～800℃，保温保压时间为4～8min；然后停止加热，继续保压冷却至室温，其冷却压头的循环水流量为1.0L/min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耐磨高锰钢包括以下质量百分含量的成分：
C：0.90～1.30％，Mn：11.00～14.00％，Cr：2.50～3.50％，Si：0.30～0.60％，V：0.10～0.20％，P：≤0.06％，S：≤0.04％，余量为Fe。
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