[发明专利]一种新型锰合金钢及其弥散处理工艺

说明书

本发明属于金属材料，一种新型锰合金钢。

当前广泛应用的高锰钢（Mn₁₃），由于它具有良好的冲击耐磨性能和加工硬化的特性，所以长期以来被广泛用于制造冶金、矿山、建材、化工等机械的耐磨件。因为该材料是应用于制造磨损另件，所以生产消耗量很大。为了进一步提高高锰钢的耐磨性能，近年来国内外科技人员进行了大量的试验研究，寻求机械性能更好的新钢种。例如：日本专利JP60-43422介绍，在高锰钢中加入（重量比）Cr：0～3%，Ni：0～4%，Mo：0～2.5%，Ti：0.05～0.09%，V：0～0.05%（Ti+V≈0.05～0.14%）;美国专利us 4494988介绍，在Mn₁₃中加入（重量%）Cr：4～6，Ni：4～6和一定的N含量;苏联专利su 850725介绍，在高锰钢中加入（重量%）Cr：0.5～2，V：0.1～0.5，Ti：0.2～0.6，Nb：0.1～0.3，N：0.5～0.65。以上材料的耐磨性能都比Mn₁₃钢材有不同程度的提高。但是，由于在这些钢材中加入了较多价格较贵的稀缺合金材料，大幅度地提高了材料成本。其耐磨性能的提高幅度也并不理想，性能价格比不够合理。并且生产工艺也更加复杂。

本发明的目的是应用K-Na变质剂，合理设计合金化方案，利用简单的生产工艺和来源广泛的原材料，获得一种耐磨性能良好的新型锰合金钢。

本发明是在锰钢中加入K-Na变质剂，实现细晶强化;加入Cr或Mo或V实现固溶强化;加入Ti并通过弥散处理，实现弥散强化。复合合金化和弥散处理工艺相结合，获得了固溶强化的细晶奥氏体基体上弥散分布着第二相耐磨质点的金相组织，从而显著提高了锰合金钢的耐磨性能。其组成的重量百分比是C：0.8～1.6，Mn：8～15，Si：0.2～1.5，K-Na变质剂：0.4～5，Cr或V或Mo（单独加入或复合加入）：0.05～0.6，Ti：0.05～0.4，S：≤0.05，P：≤0.1，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的最佳配比（重量%）是C：1～1.3，Mn：9～12，Si：0.3～0.6，K-Na变质剂：1～2，Cr或V或Mo（单独加入或复合加入）：0.20～0.40，Ti：0.1～0.2，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的弥散处理工艺是：加热至1000℃～1100℃保温后直接降温至800℃～980℃等温后淬火。

本发明所提供的新型锰合金钢，经过本发明所提供的热处理工艺处理后，不仅提高了非强烈冲击工况下材料的耐磨性能，而且大大提高了强烈冲击工况下材料的耐磨性能。其原材料来源丰富，成本低廉，生产工艺简单，节能、节时。是制造冶金、矿山、建材、化工等行业使用的破磨机械和建筑工程机械耐磨件的理想材料。

实施例：如表1所示用本发明所提供的编号为2、3、4的材料成分试制的250×500颚式破碎机活动齿板。铸件经过弥散处理工艺，将铸件加热至1000℃～1100℃保温后直接降温至800℃～980℃，等温后淬火。以上材料与Mn₁₃进行同机对比试验，破碎物料为硬度HV1800～2200度的棕刚玉，破碎比为2.4。试验结果表明：编号为2、3、4的本发明钢材比编号为1的Mn₁₃钢材耐磨性能分别提高1.87、2.3、1.73倍。