一種耐腐蝕耐磨高錳鋼及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐腐蝕耐磨高錳鋼及其制備方法，由以下組分按重量百分比組成：碳1.0-1.2%、錳14-15%、硅0.48-0.6%、鉻10.5-12.5%、鉬0.5-0.6%、鎳0.3-0.5%、鋁0.1-0.3%、銅0.08-0.12%、氮0.01-0.02%、稀土元素0.01-0.03%、磷≦0.03%、硫≦0.03%、余量為鐵。制備方法：（1）熔煉：向電爐內(nèi)加入工業(yè)純鐵、氮化釩鐵、錳鐵、工業(yè)純鋁等合金及金屬原料，加熱使之全部融化，在1730-1750℃溫度下維持30分鐘，出爐溫度為1460-1500℃；（2）澆鑄；（3）鑄后熱處理；（4）產(chǎn)品驗(yàn)收。本發(fā)明的耐腐蝕耐磨高錳鋼具有耐腐蝕性好、耐磨性好、沖擊韌性好的優(yōu)點(diǎn)，且使用壽命長，生產(chǎn)周期短。
【專利說明】一種耐腐蝕耐磨高錳鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料領(lǐng)域，具體地說是涉及一種耐腐蝕耐磨高錳鋼及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高錳鋼在抵抗磨損的同時(shí)，由于其極強(qiáng)的韌性，因而抵抗劇烈沖擊負(fù)荷，其安全性、可靠性是其他材料無法相比的。高錳鋼在承受劇烈沖擊或接觸應(yīng)力下，其表面會(huì)迅速硬化，而芯部仍保持極強(qiáng)的韌性，這種外硬內(nèi)韌既抗磨損又抗沖擊的特點(diǎn)是極其有利的。且表面受沖擊越重，表面硬化就越充分，耐磨性就越好。表面被磨損后，次表面又被硬化，因而這一性能優(yōu)勢便被廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、軍工、建材、鐵路、電力等重要環(huán)境。100多年來至今沒有有效的替代材料。隨著現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)展，高錳鋼的相關(guān)潛力不斷被發(fā)掘，目前已被應(yīng)用于如“磁懸浮列車”、“鑿巖機(jī)器人”、“新型主戰(zhàn)坦克”等領(lǐng)域。隨著“原位增強(qiáng)”等一系列新技術(shù)的成功應(yīng)用，高錳鋼將表現(xiàn)出更優(yōu)越的抗沖擊抗磨損特性，其材料綜合性價(jià)比的優(yōu)勢將更為突出，故耐磨材料界美其名曰“不朽的耐磨材料”。[0003]目前高錳鋼材料經(jīng)常用在工作條件惡劣的環(huán)境中，如冶金礦山濕式磨機(jī)襯板，既受到強(qiáng)酸堿礦漿的腐蝕，又受礦石和磨球的磨損，此外運(yùn)動(dòng)到一定高度落下的礦石與磨球?qū)σr板也產(chǎn)生一定的沖擊，因此對(duì)高錳鋼的耐磨性和耐腐蝕性都有很高的要求。為了提高錳鋼的耐磨性能，一般加入Cr、Mo、V、Ti或稀土等合金元素，在高錳鋼的奧氏體基體上獲得彌散分布的碳化物顆粒的方法。目前制得的高錳鋼雖然提高了其耐磨性能，但是普遍存在耐腐蝕性能差的問題，而且冶煉工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐腐蝕耐磨高錳鋼及其制備方法，具有耐腐蝕性好、耐磨性好、沖擊韌性好的優(yōu)點(diǎn)，且使用壽命長，生產(chǎn)周期短。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種耐腐蝕耐磨高錳鋼，由以下組分按重量百分比組成:碳1.0-1.2%、錳14-15%、硅 0.48-0.6%、鉻 10.5-12.5%、鑰 0.5-0.6%、鎳 0.3-0.5%、鋁 0.1-0.3%、銅 0.08-0.12%、氮
0.01-0.02%、稀土元素 0.01-0.03%、磷蘭 0.03%、硫蘭 0.03%、余量為鐵。
[0007]優(yōu)選地，所述的耐腐蝕耐磨高錳鋼，由以下組分按重量百分比組成:碳1.2%、錳15%、硅 0.5%、鉻 11.5%、鑰 0.55%、鎳 0.4%、鋁 0.2%、銅 0.1%、氮 0.01%、稀土元素 0.02%、磷^ 0.03%、硫?qū)?.03%、余量為鐵。
[0008]所述的耐腐蝕耐磨高錳鋼的制備方法，包括以下制備步驟:
[0009](I)熔煉:向電爐內(nèi)加入工業(yè)純鐵、氮化釩鐵、錳鐵、工業(yè)純鋁等合金及金屬原料，加熱使之全部融化，在1730-1750°C溫度下維持30分鐘，出爐溫度為1460-1500°C ；
[0010](2)澆鑄:加入到鑄模中成型，得到初品，澆鑄溫度為1350-1400°c ；
[0011](3)鑄后熱處理:將初品升溫至1000-1100°C，保溫處理30-40分鐘，再冷卻至450-550°C進(jìn)行空冷處理；然后再升溫至1100-1200°C，保溫處理30-40分鐘，再進(jìn)行水淬處理；
[0012](4)清理表面以及產(chǎn)品驗(yàn)收、進(jìn)庫。
[0013]步驟(3)中所述的水淬處理是將產(chǎn)品浸入處于常溫狀態(tài)的水介質(zhì)中進(jìn)行整體淬火2小時(shí)，淬火過程中水介質(zhì)溫度控制在60-80°C。
[0014]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0015]1、本發(fā)明各合金元素比例合理，特別是關(guān)鍵合金元素錳、碳、硅的比例合理，保證了高錳鋼的抗沖擊性及耐磨性，該高錳鋼抗拉強(qiáng)度能達(dá)到990-995MPa，延伸率能達(dá)到58-62%，沖擊韌度能達(dá)到198-228J/cm2。
[0016]2、本發(fā)明的耐腐蝕耐磨高錳鋼中鉻的比例控制在10.5-12.5%，能形成保護(hù)高錳鋼不受大氣腐蝕的穩(wěn)定的鈍化膜，提高了其抗氧化能力，另外，鉻和鑰協(xié)同作用提高了高錳鋼的抗氯化物腐蝕的能力，而且添加鎳、鋁、銅和氮，能顯著提高錳鋼的抗腐蝕性，更適用于煤礦等腐蝕性強(qiáng)的工作環(huán)境下應(yīng)用。
[0017]3、本發(fā)明的高錳鋼中添加稀土元素，稀土元素可促進(jìn)氧化膜的形成，減少腐蝕發(fā)生，改善氧化膜的粘附性和致密性，使腐蝕的孕育期延長，從而降低氧化腐蝕速度，延長使用壽命。
[0018]4、本發(fā)明生產(chǎn)周期短，具有良好的市場前景。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]一種耐腐蝕耐磨高錳鋼，由以下組分按重量百分比組成:碳1.2%、錳15%、硅0.5%、鉻 11.5%、鑰 0.55%、鎳 0.4%、鋁 0.2%、銅 0.1%、氮 0.01%、稀土元素 0.02%、磷 0.01%、硫 0.01%、
余量為鐵。
[0022]所述的耐腐蝕耐磨高錳鋼的制備方法，包括以下制備步驟:
[0023] (I)熔煉:向電爐內(nèi)加入工業(yè)純鐵、氮化釩鐵、錳鐵、工業(yè)純鋁等合金及金屬原料，加熱使之全部融化，在1750°C溫度下維持30分鐘，出爐溫度為1480°C ；
[0024](2)澆鑄:加入到鑄模中成型，得到初品，澆鑄溫度為1380°C ；
[0025](3)鑄后熱處理:將初品升溫至1000°C，保溫處理40分鐘，再冷卻至500°C進(jìn)行空冷處理；然后再升溫至1100°c，保溫處理30分鐘，再進(jìn)行水淬處理，即將產(chǎn)品浸入處于常溫狀態(tài)的水介質(zhì)中進(jìn)行整體淬火2小時(shí)，淬火過程中水介質(zhì)溫度控制在70°C。
[0026](4)清理表面以及產(chǎn)品驗(yàn)收、進(jìn)庫。
[0027]實(shí)施例2:
[0028]一種耐腐蝕耐磨高錳鋼，由以下組分按重量百分比組成:碳1.0%、錳14%、硅
0.48%、鉻 10.5%、鑰 0.5%、鎳 0.3%、鋁 0.1%、銅 0.08%、氮 0.01%、稀土元素 0.01%、磷 0.02%、硫0.02%、余量為鐵。
[0029]所述的耐腐蝕耐磨高錳鋼的制備方法，包括以下制備步驟:
[0030](I)熔煉:向電爐內(nèi)加入工業(yè)純鐵、氮化釩鐵、錳鐵、工業(yè)純鋁等合金及金屬原料，加熱使之全部融化，在1730°C溫度下維持30分鐘，出爐溫度為1460°C ；
[0031](2)澆鑄:加入到鑄模中成型，得到初品，澆鑄溫度為1350°C ；
[0032](3)鑄后熱處理:將初品升溫至1000°C，保溫處理30分鐘，再冷卻至450°C進(jìn)行空冷處理；然后再升溫至1100°c，保溫處理30分鐘，再進(jìn)行水淬處理，即將產(chǎn)品浸入處于常溫狀態(tài)的水介質(zhì)中進(jìn)行整體淬火2小時(shí)，淬火過程中水介質(zhì)溫度控制在60°C。
[0033](4)清理表面以及產(chǎn)品驗(yàn)收、進(jìn)庫。
[0034]實(shí)施例3:
[0035]一種耐腐蝕耐磨高錳鋼，由以下組分按重量百分比組成--碳1.2%、錳15%、硅0.6%、鉻 12.5%、鑰 0.6%、鎳 0.5%、鋁 0.3%、銅 0.12%、氮 0.02%、稀土元素 0.03%、磷 0.03%、硫 0.03%、
余量為鐵。
[0036]所述的耐腐蝕耐磨高錳鋼的制備方法，包括以下制備步驟:
[0037](I)熔煉:向電爐內(nèi)加入工業(yè)純鐵、氮化釩鐵、錳鐵、工業(yè)純鋁等合金及金屬原料，加熱使之全部融化，在1750°C溫度下維持30分鐘，出爐溫度為1500°C ；
[0038](2)澆鑄:加入到鑄模中成型，得到初品，澆鑄溫度為1400°C ；
[0039](3)鑄后熱處理:將初品升溫至1100°C，保溫處理30分鐘，再冷卻至550°C進(jìn)行空冷處理；然后再升溫至1200°C，保溫處理30分鐘，再進(jìn)行水淬處理，即將產(chǎn)品浸入處于常溫狀態(tài)的水介質(zhì)中進(jìn)行整體淬火2小時(shí)，淬火過程中水介質(zhì)溫度控制在80°C。
[0040](4)清理表面以及產(chǎn)品驗(yàn)收、進(jìn)庫。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例提供的高錳鋼的性能測試結(jié)果如下表:
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種耐腐蝕耐磨高錳鋼，其特征在于:由以下組分按重量百分比組成:碳1.ο-1.2%、錳 14-15%、硅 0.48-0.6%、鉻 10.5-12.5%、鑰 0.5-0.6%、鎳 0.3-0.5%、鋁 0.1-0.3%、銅.0.08-0.12%、氮 0.01-0.02%、稀土元素 0.01-0.03%、磷蘭 0.03%、硫蘭 0.03%、余量為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐腐蝕耐磨高錳鋼，其特征在于:由以下組分按重量百分比組成:碳 1.2%、錳 15%、硅 0.5%、鉻 11.5%、鑰 0.55%、鎳 0.4%、鋁 0.2%、銅 0.1%、氮 .0.01%、稀土元素0.02%、磷蘭0.03%、硫蘭0.03%、余量為鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐腐蝕耐磨高錳鋼的制備方法，其特征在于:包括以下制備步驟: (1)熔煉:向電爐內(nèi)加入工業(yè)純鐵、氮化釩鐵、錳鐵、工業(yè)純鋁等合金及金屬原料，加熱使之全部融化，在1730-1750°C溫度下維持30分鐘，出爐溫度為1460-1500°C ； (2)澆鑄:加入到鑄模中成型，得到初品，澆鑄溫度為1350-1400°C； (3)鑄后熱處理:將初品升溫至1000-1100°C，保溫處理30-40分鐘，再冷卻至450-550°C進(jìn)行空冷處理；然后再升溫至1100-120(TC，保溫處理30-40分鐘，再進(jìn)行水淬處理； (4)清理表面以及產(chǎn)品驗(yàn)收、進(jìn)庫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐腐蝕耐磨高錳鋼的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述的水淬處理是將產(chǎn)品浸入處于常溫狀態(tài)的水介質(zhì)中進(jìn)行整體淬火2小時(shí)，淬火過程中水介質(zhì)溫度控制在60-80°C。
【文檔編號(hào)】C22C33/06GK103938117SQ201410142811
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】倪菲菲 申請(qǐng)人:銅陵南江鑫鋼實(shí)業(yè)有限公司