[发明专利]一种(Cr,Fe)7

说明书

本发明涉及一种(Cr,Fe)₇C₃和TiC复合强化中锰耐磨钢及其制备方法，属于耐磨钢铁材料领域。该复合强化中锰耐磨钢按重量百分由以下化学成分组成:C:0.5‑1.6％、Si:0.1‑1.0％、Mn:6.0‑9.0％、Cr:3.5‑9.5％、Ti:0.01‑1.50％、B:0.001‑0.005％、Al:0.04‑0.10％、S:≤0.015％、P:≤0.015％，余量为铁和不可避免的杂质元素。制造方法是:冶炼‑模铸‑均匀化退火‑淬火‑回火。最终得到的组织为奥氏体、(Cr,Fe)₇C₃和TiC复合组织。(Cr,Fe)₇C₃和TiC颗粒的体积分数之和为10‑25％，平均尺寸为0.3‑7um。复合强化中锰耐磨钢硬度范围为49‑59HRC，冲击韧性Aku2≥33J/cm²，中、低应力冲击工况下耐磨性是普通中锰钢(Mn6)的3‑4倍。

技术领域

本发明属于耐磨钢技术领域，特别涉及一种(Cr,Fe)₇C₃和TiC复合强化中锰耐磨钢及其制备方法。

背景技术

为了解决高锰钢在中、低应力冲击工况条件下耐磨性能不足的问题，上世纪 70年代研究开发了中锰耐磨钢。

中锰钢的基体组织为回火马氏体+残余奥氏体，其耐磨性能与加工硬化效果直接相关，即中锰钢在中、低应力冲击工况下的加工硬化效果越好其硬度越高，耐磨性能越好。

中锰耐磨钢主要用于矿石开采、钢铁冶金、农业生产和机械制造等相关领域，长期在中、低应力冲击工况下工作，对材料的硬度、冲击韧性、耐磨性等综合性能要求较高，尤其在应力环境中运行的中锰耐磨钢还会受到切削磨损的破坏，中锰耐磨钢表面的基体材料从母体剥落，造成表面疏松、多孔，并且物料的冲击会进一步加速切削磨损速度。

对广泛使用的中锰钢(Mn含量为5-11％)进行了改性和增强研究，主要倾向马氏体+残余奥氏体双相中锰耐磨钢，其热处理工艺为淬火+高温回火。近年来研究微合金元素增强中锰钢的耐磨性能，如专利ZL201711174760.4提供了一种球磨机用中锰钢衬板材料及其制备方法，其化学成分为:C:0.2-0.6％、 Mn:5.0-8.0％、Si:0.1-0.3％、P:≤0.015％、S:≤0.015％、Nb:0.01-0.05％、Cr:0.3-0.8％，其余为Fe及不开避免的杂质。该中锰耐磨钢硬度达55HRC，V型试样的冲击功为30J。但在中、低应力冲击工况下耐磨性能方面表现的不尽人意。近年来研究优化铸造工艺提高中锰钢的耐磨性能，如专利ZL201611241619.7提供了一种消失模铸造中锰钢耐磨板的制备方法，其化学成分为:C:1.0-1.1％、Mn:9.0-10.0％、Si:0.5-0.6％、P:≤0.03％、S:≤0.03％、Mo:0.5-0.9％、Cr:3.0-4.0％，其余为Fe及不开避免的杂质。该消失模铸造中锰钢除了冲击韧性好之外，在高应力冲击工况下具有一定的耐磨性，但中、低应力冲击工况下，耐磨性能表现的较差，不能满足工况要求。

且中锰钢中添加的Mo、Nb等贵重合金元素极大的提高了中锰钢的生产成本。

基于此，期望获得一种耐磨中锰钢，该中锰钢使用Ti替代Mo、Nb等贵重元素，以较低的生产成本，在中锰钢中引入第二相耐磨相，提高中锰钢在中、低应力冲击工况下的加工硬化能力，实现既可以大幅度提高耐磨性能的同时又可以保障良好的使用性能。

发明内容

本发明的目的之一在于以较低的生产成本提供一种中、低应力冲击工况下高耐磨性能的中锰钢，该中锰耐磨钢硬度高、韧性佳、耐磨性能优异，具有广泛的应用范围。

(一)要解决的技术问题