CN1804092A - 含钨耐磨奥氏体锰钢 - Google Patents
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Abstract
一种含钨耐磨奥氏体锰钢，钢的化学成分为wt％：C 1.0－1.5，Mn 5.0－15.0，W 0.5－5.0，Si＜0.8，S＜0.05，P＜0.05，其余为Fe；钢的冶炼制造工艺为：电炉冶炼，其冶炼出钢温度为1520－1550℃，浇注温度为1460－1480℃；在冶炼时，铁合金由先到后的加入顺序为：钨铁和锰铁，然后浇注成所需要的产品。用于制造厚度较小的耐磨铸钢件，可以铸造后不经过热处理直接使用；用于厚度较大的耐磨铸钢件，需经热处理后使用。它适合于制作冶金、矿山、建材、煤炭、军工和机械等行业的耐磨零部件，如衬板、齿板、锤头和履带板等。同时，含钨耐磨奥氏体锰钢具有优良的锻造工艺性能，可用热锻法制造耐磨、耐接触疲劳性能优异的锻件，如铁路辙叉、锤头等。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨奥氏体钢，它是利用W对传统的耐磨奥氏体锰钢进行再合金化处理，从而使奥氏体锰钢的耐磨性能得到明显的提高。另外，含钨耐磨奥氏体锰钢具有优良的锻造工艺性能，也可用热锻方法制造耐磨、耐接触疲劳的锻件，如铁路辙叉、锤头等。
背景技术
经典的奥氏体高锰钢含～1.1％C，～13％Mn，由Steve Hadfield于100多年前推出，其大不列颠专利号No.200,1892年开始用于铸件。由于奥氏体高锰钢具有高韧性的同时具有优异的加工硬化能力，使它在受冲击磨损工作条件下表现出优异的耐磨性能，因此，它被广泛的应用于制作冶金、矿山、建材、煤炭、铁路、军工和机械等行业使用的耐磨铸钢件。一百多年来，人们为了进一步提高它的耐磨性能，对该钢进行了大量的理论研究和生产实践，从而派生出大量的再合金化奥氏体锰钢。1998年俄罗斯学者B.N.沃洛宁柯比较全面的总结了作为耐磨材料的奥氏体锰钢的研究成果，他把再合金化奥氏体锰钢分为三元系、无Cr四元系、含Cr四元系、无Cr五元系、含Cr五元系、无Cr六元系、含Cr六元系、无Cr七元素、含Cr七元素以及更复杂的合金系等10个系列，共列举了近70种成分奥氏体锰钢研究成果，其中所涉及的再合金化元素是：Cr、V、Ti、Nb、Ni、N、Al、Si、B、Zr、Mo、Cu和稀土等，可以说使用了所有的常用的合金化元素。然而使用W再合金化的只有一个研究成果，即FeMnCuNiWC合金(前苏联专利：A.c1659519)。
研究表明W对钢的奥氏体和贝氏体相变都有很大的影响，并且可显著阻碍奥氏体晶界碳化物的析出，其作用类似于Mo，从降低钢的回火脆性和阻碍珠光体转变角度讲，公认的观点是W的作用相当于Mo的一半。然而世界上Mo资源日趋匮乏，尤其是近年来，西方发达国家利用含Mo的肥料种植食用牛吃的草，使Mo资源更加紧张。因此，目前大量的研究集中在利用W代替Mo。我国是世界上W资源富饶的国家之一，因此研究含W钢具有实际意义。然而，时至今日，W作为合金化元素在钢中使用的相对较少，含W的钢中也屈指可数，比如，高速钢类(W18Cr4V等等)。
普通奥氏体锰钢由于从高温缓慢冷却过程中会在奥氏体晶界上析出大量的碳化物，致使其韧性很低，所以铸造状态普通高锰钢根本没有办法使用，必须经过固溶处理后才能使用；此外，普通高锰钢热锻性能差，难以用它生产锻件。如果加入某种合金元素，可有效的改变碳化物在奥氏体晶界上的分布，使铸造状态锰钢的奥氏体晶界上没有碳化物析出，那么将使铸造状态奥氏体锰钢直接使用成为可能。1978年美国密歇根Mo公司的Amson和Borik首先报道了这方面的研究成果，他们分别在ZGMn6、ZGMn8和ZGMn12中加入1％的Mo，使铸态锰钢中奥氏体晶界上的碳化物基本消失，从而获得了铸态下使用的ZGMn6Mo1、ZGMn8Mo1和ZGMn12Mo1钢。缩短了钢的制作周期、降低了钢的生产成本、提高了钢的使用效率。
耐磨奥氏体锰钢锻造工艺性能十分差是众所周知的事实，因此，一百多年来，耐磨奥氏体锰钢件都是铸造状态使用，无法获得锻态高锰钢耐磨件，这不利于高锰钢耐磨性能的进一步挖掘，在一定程度上限制了高锰钢的使用。这一方面人们做了大量的研究工作和生产实践，但一直没有获得满意的结果。1981年波兰的Stanislaw Krol对普通耐磨奥氏体锰钢小试件进行热加工，得到的力学性能十分优异的锻态高锰钢(抗拉强度提高20％、屈服强度提高100％、冲击韧度提高15％)，然而这仅仅是实验室的小试样，在实际生产中无法应用和实现。
本发明利用W对奥氏体锰钢进行再合金化处理，提高了奥氏体锰钢的强度和加工硬化能力，而且较大幅度的提高了奥氏体锰钢的耐磨性能。同时降低了钢的生产成本，缩短了钢的生产周期，避免了厚度小的铸件由固溶处理造成的铸件的变形。这种含钨奥氏体锰钢还可用热锻法生产耐磨、耐接触疲劳性能更加优异的锻件。
发明内容
本发明在系统研究了不同成分W(～5％)对Mn含量从5％到15％的奥氏体锰钢铸造组织和拉伸、冲击等常规力学性能以及耐磨性能的影响，提供一种新型耐磨含W奥氏体锰钢，该钢具有优异的加工硬化能力和良好的耐磨性能，并且对厚度较小的铸件可以在铸造状态下使用。同时，具有优异的锻造性能，可以利用热锻方法制作耐磨性能更加优异的耐磨件。
本发明所采用的技术方案是：提供的这种含钨耐磨奥氏体锰钢，其化学成分为wt％：C 1.0-1.5，Mn 5.0-15.0，W 0.5-5.0，Si＜0.8，S＜0.05，P＜0.05，其余为Fe；钢的冶炼制造工艺为：电炉冶炼，其冶炼出钢温度为1520-1550℃，浇注温度为1460-1480℃；在冶炼时，铁合金由先到后的加入顺序为：钨铁和锰铁，然后浇注成所需要的产品；钢中的W改变了碳在奥氏体中的分布状态，有效地阻碍了奥氏体晶界上碳化物的析出；这种钢经铸造成型，对于厚度较小的铸件，可以不需要经过热处理直接使用，对于厚度较大的铸件，需经过热处理后使用，热处理工艺是加热温度950-1100℃，水淬；同时，这种钢具有优良的锻造工艺性能，锻造工艺是：加热速度不大于200℃/h，锻造温度区间为900-1180℃。
本发明的有益效果是：铸态钢的常规力学性能为：抗拉强度500-900MPa，冲击韧度20-200J/cm2，其中铸造状态钢的常规力学性能低于固溶处理状态钢的力学性能；其抗磨粒磨损性能比普通ZGMn13钢提高30-80％；它适合于制作冶金、矿山、建材、煤炭、军工和机械等行业的耐磨零部件，如衬板、齿板、锤头和履带板等等。锻态钢常规力学性能为：屈服强度大于650MPa，抗拉强度大于1000MPa，冲击韧度大于200J/cm2，耐磨性能比同成分未经锻造钢提高50％以上；因此可用热锻法制造耐磨、耐接触疲劳性能更加优异的锻件，如铁路辙叉、锤头等等。
具体实施方式
实例1：利用本发明可生产港口输送煤炭系统的耐磨衬板，该衬板的具体化学成分(wt％)是：C 1.32，Mn 6.8，W1.6，Si 0.51，S 0.032，P 0.025，其余为Fe。由于这类衬板的厚度仅仅为15mm，高温淬火(固溶处理)很容易产生翘曲变形，因此，这些衬板都是铸态直接使用。该钢的常规力学性能为：抗拉强度530MPa，冲击性能23J/cm2。它具有良好的耐磨性能，实际过煤量为2.1亿吨以上，比普通高锰钢衬板耐磨性提高80％。
实例2：利用本发明可锻造出拼装式铁路辙叉叉芯，其具体化学成分(wt％)是：C 1.12，Mn 13.5，W2.8，Si 0.45，S 0.031，P 0.024，其余为Fe。叉芯是端面形状为普通60轨的工字型、长度为1.5m、并有一定斜度的钢轨。制作方法是首先将φ150mm的铸造高锰钢棒料自由锻成接近于60钢轨的形坯料，然后机械加工成实际使用所要求的尺寸和形状。其中，一端形状与普通60轨完全相同，然后其宽度逐渐减小，即以一定的斜度逐渐减小，最后为叉芯的尖部。具体的锻造工艺是：升温加热速度150℃/h，加热到1180℃保温30min，然后开始锻造，始锻温度为1150℃、终锻温度为950℃。将这个叉芯利用拼装的方法制作出铁路辙叉，并且铺设到实际铁路线上，目前其过载量已经达到5000多万吨，初步检测结果表明，它具有优异的耐磨性能，比普通铸造高锰钢辙叉的耐磨性能有了明显的提高，其过载量(使用寿命)应能达到3亿吨以上，可望比目前广泛使用的普通ZGMn13钢辙叉的使用寿命提高1倍左右。
Claims (1)
1、一种含钨耐磨奥氏体锰钢，其特征是：
a、钢的化学成分为wt％：C 1.0-1.5，Mn 5.0-15.0，W 0.5-5.0，Si＜0.8，S＜0.05，P＜0.05，其余为Fe；铸态钢的常规力学性能为：抗拉强度500-900MPa，冲击韧度20-200J/cm2，其中铸造状态钢的常规力学性能低于固溶处理状态钢的力学性能；其抗磨粒磨损性能比普通ZGMn13钢提高30-80％；锻态钢常规力学性能为：屈服强度大于650MPa，抗拉强度大于1000MPa，冲击韧度大于200J/cm2，耐磨性能比同成分未经锻造钢提高50％以上；
b、钢的冶炼制造工艺为：
(1)、电炉冶炼，其冶炼出钢温度为1520-1550℃；
(2)、浇注温度为1460-1480℃；
(3)、在冶炼时，铁合金由先到后的加入顺序为：钨铁和锰铁，然后浇注成所需要的产品；厚度较小的铸件可经铸造成型后直接使用，对于厚度较大的铸件需经过热处理后使用，热处理工艺是加热温度950-1100℃，水淬；
(4)、含钨耐磨奥氏体锰钢具有优良的锻造工艺性能，其锻造工艺是：加热速度不大于200℃/h，锻造温度区间为900-1180℃。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100392140C (zh) * | 2006-08-03 | 2008-06-04 | 燕山大学 | 铁路辙叉专用含钨铝贝氏体锻钢及其制造方法 |
| CN105779889A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-20 | 广东省材料与加工研究所 | 一种含钨钛高锰钢及其制备方法 |
| CN105803322A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-27 | 广东省材料与加工研究所 | 一种高锰钢及其制备方法 |
| CN106232466A (zh) * | 2013-05-07 | 2016-12-14 | 克洛德·塔尔博特 | 用于履带驱动系统的具有延长的使用寿命的履带板 |
-
2006
- 2006-01-11 CN CN 200610012329 patent/CN1804092A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
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