[发明专利]高锰钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，尤其涉及一种高锰钢及其制备方法。

背景技术

锰钢是一种高强度的钢材，主要用于需要承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件，其破坏形式以磨损消耗为主，包括金属构件表面间相互接触并运动的摩擦磨损、其他金属或非金属物料打击金属表面的磨料磨损和流动气体或液体与金属接触导致的冲蚀磨损等。高锰钢在强烈的冲击、挤压条件下，表层迅速发生加工硬化现象而具有良好的耐磨性能，适用于冲击磨料磨损和高应力磨料磨损工况，常用于制造球磨机衬板、锤式破碎机锤头、颚式破碎机颚板、圆锥破碎机轧臼壁、挖掘机斗齿、斗壁、铁道道岔、拖拉机和坦克的履带板、防弹钢板、保险箱钢板等抗冲击、抗磨损的铸件。

为了提高高锰钢的耐磨性能，一般采取向高锰钢中加入Cr、Mo、V、Ti或稀土等合金元素，在高锰钢的奥氏体基体上获得弥散分布的碳化物颗粒的方法。如公开号为CN1363714A在普通高锰钢中添加0.15％～0.4％的Mo、0.035％～0.095％的V和1％～2％的Cr；公开号为CN101250675A在高锰钢中添加0.5％～1.5％的W；美国专利US4494988在Mn13中加入4％～6％的Cr、4％～6％的Ni和一定含量的N。

申请号为200510045639.2的中国专利文献公开了一种稀土硼微合金化高锰钢，按质量百分比其组成为：0.9～1.6的C、13～30的Mn、0.0005～0.02的B、0.01～0.05的Re、0.3～1.0的Si、＜0.04的S、＜0.07的P和余量的Fe，该高锰钢的耐磨性较好，但其强度、抗冲击韧性较低，在应用中易出现破坏，寿命较短。申请号为200610134360.6的中国专利文献公开了一种超高性能耐磨高锰钢，包括1.00wt％～1.5wt％的C、10.5wt％～20.2wt％的Mn、0.30wt％～0.80wt％的Si、1.3wt％～2.8wt％的Cr、≤0.04wt％的S、≤0.07wt％的P、0.06wt％～0.20wt％的Ti、0.10wt％～0.40wt％的V、0.002wt％～0.01wt％的B、0.06wt％～0.3wt％的Mg、0.08wt％～0.4wt％的RE、0.05wt％～0.2wt％的N和余量的Fe，该高锰钢的硬度、冲击韧性等性能较好，但其耐磨性能提高不明显。

申请号为200510041992.3的中国专利文献公开了一种用于耐磨铸件的含钨高锰钢，包括0.95wt％～1.35wt％的C、11.5wt％～14wt％的Mn、0.3wt％～1.0wt％的Si、0.2wt％～1.0wt％的Cr、0.2wt％～0.6wt％的W、0.2wt％～0.4wt％的Mo、≤0.07wt％的P和余量的铁。该高锰钢具有较好的耐磨性，但其强度、冲击韧性、延伸率等性能较差，在应用中易出现破坏，寿命较短，不适用于大、重、硬物料破碎的强烈冲击和强烈磨损的工况。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高锰钢及其制备方法，本发明提供的高锰钢具有良好的强度、冲击韧性、延伸率等性能和耐磨性能，能够适用于不同强度冲击磨损工况条件，使用寿命较长。

本发明提供了一种高锰钢，包括：

1.2wt％～1.3wt％的C；

12wt％～13wt％的Mn；

0.4wt％～0.6wt％的Si；

2wt％～3wt％的Cr；

0.2wt％～0.4wt％的Mo；

0.003wt％～0.006wt％的B；

0.05wt％～0.06wt％的Ti；

0～0.03wt％的RE；

0～0.02wt％的Ni；

0～0.02wt％的Cu；

0～0.0092wt％的S；

0～0.007wt％的P；

余量的Fe。

优选的，包括：0.25wt％～0.35wt％的Mo。

优选的，包括：0.0005wt％～0.01wt％的RE。

优选的，包括：0.0005～0.015wt％的Ni。

优选的，包括：0.0005wt％～0.015wt％的Cu。

本发明还提供了一种高锰钢的制备方法，包括以下步骤：

铸造工序：铸造如上述技术方案所述的高锰钢；

热处理工序：将所述高锰钢升温至1000℃～1200℃进行第一次保温处理和第一次冷却处理；将所述经过第一次冷却处理后的高锰钢升温至250℃～450℃进行第二次保温处理和第二次冷却处理。