[发明专利]一种高锰合金钢的加工工艺

说明书

本发明公开了一种高锰合金钢的加工工艺，涉及高锰钢加工技术领域，包括以下步骤：采用铸造法制备高锰合金钢钢锭，利用氩气雾化制粉法将钢锭加工成合金粉；将合金粉进行机械球磨处理；将经球磨处理后的合金粉进行真空退火处理；将经真空退火处理后的合金粉进行加压热烧结，得烧结料；将烧结料进行真空退火处理。本发明首次提出使用粉末冶金工艺制备高锰合金钢，该工艺能将奥氏体晶粒细化到10μm以下，显著提升高锰钢的强韧性，其机械强度相较于初始铸锭提高了20％左右。

技术领域

本发明涉及高锰钢加工技术领域，尤其涉及一种高锰合金钢的加工工艺。

背景技术

高锰合金钢是指Mn含量在10-30％之间的一种合金钢，是通过变形过程中孪晶、位错和晶界交互作用产生动态Hall-Petch效应，从而产生很强的应变硬化效应、极高的宏观塑性和优异的吸能特性。高锰合金的强韧性以及材料成形能力等指标在现有先进高强钢中最为突出，强度范围在600-1600MPa之间，断后伸长率20-80％，是综合力学性能非常突出的一种合金钢。

粉末冶金是以金属或者合金粉末为原料，经过成形和烧结，制造各种结构功能件的一项工艺技术。相较于铸造方法，粉末冶金在以下几方面有优势：1.对于难熔金属及其化合物，粉末冶金是最经济便利的制造手段；2.粉末冶金方法能压制成最终尺寸的坯料，很大程度上减少了机械加工量，材料利用率高，并能简化制造工艺，降低产品成本。3.粉末冶金通过雾化制粉、球磨等工艺获得超细晶粒的，能有效提升材料的强度。4.粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，用粉末冶金法制造能显著降低生产成本。

由于高锰合金钢为本质粗晶粒钢，要提高其强度只能通过冷变形来实现，但会导致延性损失较大。另外，由于合金变形抗力大，因此冷变形只适用于薄壁件。本申请采取粉末冶金工艺结合细晶强化和弥散强化，突破晶粒细化的技术障碍，获得具有普适性的高锰合金钢的强化方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高锰合金钢的加工工艺，首次提出使用粉末冶金工艺制备高锰合金钢，该工艺能将奥氏体晶粒细化到10μm以下，显著提升高锰钢的强韧性。

本发明提出的一种高锰合金钢的加工工艺，包括以下步骤：

S1、采用铸造法制备高锰合金钢钢锭，利用氩气雾化制粉法将钢锭加工成合金粉；

S2、将合金粉进行机械球磨处理；

S3、将经球磨处理后的合金粉进行真空退火处理；

S4、将经真空退火处理后的合金粉进行加压热烧结，得烧结料；

S5、将烧结料进行真空退火处理。

优选地，S1中，合金粉的粒度为100-200目。

优选地，S2中，在高纯氩气下进行机械球磨处理，球磨转速为300-350圈/min，球磨时间为6-7.5h。

优选地，S3中，真空退火处理的退火温度为1060-1140℃、保温时间50-80min。

优选地，S4中，加压热烧结的参数为：升温速率≤20℃/min，烧结温度为1150-1250℃、保温1.5-2.5h，烧结过程中施加的压力≥0.8Mpa。

优选地，S5中，真空退火处理的退火温度为780-820℃、保温时间30-40min。

优选地，所述高锰合金钢包括以下重量百分比含量的元素：Mn 20-25％、C 0.2-0.5％，余量为Fe及不可避免的杂质。