[发明专利]一种高锰耐热合金钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钢及其制造方法，特别涉及一种高锰耐热合金钢的制造方法。

背景技术

耐磨钢广泛用于矿山机械、煤炭采运、工程机械、农业机械、建材、电力机械、铁路运输等部门，目前，耐磨钢一般分为高锰钢，中、低合金耐磨钢，铬钼硅锰钢，耐气蚀钢，耐磨蚀钢以及特殊耐磨钢等，而强度和塑性是钢材性能方面的一对矛盾，一般随着强度的提升，塑性会下降，尽管高锰钢的使用历史悠久，而具有较高耐磨性能的高强高锰合金钢则比较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高锰耐热合金钢的制造方法。

本发明采用如下技术方案：

高锰耐热合金钢，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.7-0.9%、硅0.04-0.045%、锰1.2-1.5%、钼0.01-0.03%、铬0.23-0.24%、锌0.045-0.055%、锑0.043-0.045%、铝0.2-0.5%、镍0.06-0.062%、钒0.03-0.055%、硫0.2-0.3%、磷0.045-0.055%、余量为铁。

高锰耐热合金钢的制造方法，包括以下步骤：

（1）将废铁、锰铁与低碳铬铁按 2.5-3.0：6-8:1比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后依次加入锌、锑、铝和镍合金元素合金化，所述的各合金元素加入量为其配方中各自质量百分比的1/2，控制感应炉中压强为 0.008-0.01Mpa，加热温度至 1280-1450℃，熔融后热轧，冷却后制成钢坯；

（2）将步骤（1）的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温2-4h，然后向其中按组成成分质量百分比加入剩余的各合金元素，搅拌均匀，在 1470-1550℃精炼45-55min，保温20-30min后取样，分析成分后，调整成分，熔化10-20min，铸造成型，出钢温度为1230-1500℃；

（3）对步骤（2）中的成型件进行锻造，开锻温度≥1020℃，终锻温度≥845℃，锻造变形量≥20%，锻造后将铸件采用 950-980℃高温淬火，淬火时间3-5h，然后再回火处理，控制回火温度在150-200℃，回火时间为30-40分钟，自然冷却后即可。

本发明的有益效果：

本发明采用高锰合金元素，不仅具有较高的硬度，而且还具有较好的韧性，耐热性能高；具有较高的疲劳强度；且铸造性能好，铸件成品率高，与现有铸造耐磨钢相比，使用周期长，耐磨系数高，无断裂缺损，使用安全。

具体实施方式

实施例1：高锰耐热合金钢，其含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.8%、硅0.042%、锰1.4%、钼0.02%、铬0.23%、锌0.05%、锑0.044%、铝0.4%、镍0.06%、钒0.04%、硫0.25%、磷0.05%、余量为铁。

高锰耐热合金钢的制造方法，包括以下步骤：

（1）将废铁、锰铁与低碳铬铁按 2.8：7:1比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后依次加入锌、锑、铝和镍合金元素合金化，所述的各合金元素加入量为其配方中各自质量百分比的1/2，控制感应炉中压强为 0.008Mpa，加热温度至 1350℃，熔融后热轧，冷却后制成钢坯；

（2）将步骤（1）的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温2-4h，然后向其中按组成成分质量百分比加入剩余的各合金元素，搅拌均匀，在 1500℃精炼50min，保温20-30min后取样，分析成分后，调整成分，熔化10-20min，铸造成型，出钢温度为1450℃；

（3）对步骤（2）中的成型件进行锻造，开锻温度≥1020℃，终锻温度≥845℃，锻造变形量≥20%，锻造后将铸件采用 970℃高温淬火，淬火时间4h，然后再回火处理，控制回火温度在180℃，回火时间为35分钟，自然冷却后即可。

本发明制造的的合金钢试验数据：抗拉强度σb≥ 1220MPa；屈服强度σ0.2≥ 1135MPa ；室温冲击韧性αku(42℃)≥70J/cm²；低温冲击韧性σku(-40℃)≥ 29J/cm²；硬度 60-65HRC，500℃时的硬度 45HRC。