[发明专利]一种复合合金化处理的奥氏体中锰钢及其制备方法

说明书

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。

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。