[发明专利]一种Nb-V合金化高锰钢及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Nb‑V合金化高锰钢及其制备方法和应用，所述Nb‑V合金化高锰钢，由以下质量百分比的元素组成，C：0.75％～1.25％；Mn：11.0％～16.0％；Si：0.3％～1％；Cr：0.2％～1.5％；Mo：0.2％～0.8％；V：0.15％～0.55％；Nb：0.04％～0.25％；N：≦0.002％；P：≦0.05％；S：≦0.03％；其余为Fe；所述Nb‑V合金化高锰钢析出有纳米至亚微米级Nb(C，N)，V(C，N)强化相。本发明的Nb‑V合金化高锰钢具有较好的初始屈服强度。

技术领域

本发明属于合金高锰钢制备技术领域，特别涉及一种Nb-V合金化高锰钢及其制备方法和应用。

背景技术

高锰钢因其固有的韧性及耐磨性，被用于生活中各个领域，尤其是铁路、矿山等行业，ZGMn13高锰钢在应用方面更具代表性。高锰钢也存在一些问题，比如高锰钢必须在加工硬化后才能表现出良好的耐磨性，因此只会在强冲击载荷下耐磨效果表现较好，在低冲击载荷下加工硬化效果差屈服强度低，表现得并不耐磨。

随着对高锰钢的使用要求愈发严格，需要提高其使用性能，学者们深入地探究其机理，发现合金化处理能充分提高高锰钢的力学性能。目前合金化处理高锰钢的研究比较盛行，某些合金元素的增加虽然可以显著提高高锰钢的屈服强度，但合金元素的加入会加重偏析，较多的Cr容易导致网状碳化物产生，Cr、Mo等元素也容易导致过热碳化物及未溶碳化物的产生，因此合金元素种类和含量必须进行优化和控制。

现有技术中，对高锰钢开展过加V合金化处理的研究，具体是在高锰钢成分的基础上加入V、Ti等进行合金化，目的是为了细化晶粒，提高高锰钢屈服强度，从而提高使用寿命；然而，在实际生产中依靠V、Ti细化奥氏体晶粒以提高高锰钢屈服强度的效果并不显著。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Nb-V合金化高锰钢及其制备方法和应用，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的Nb-V合金化高锰钢，晶粒尺寸小且无太多网状碳化物产生，同时产生了新的纳微米组织，具有较好的初始屈服强度；其用于辙叉时，具有较好的耐磨性和较长的使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种Nb-V合金化高锰钢，由以下质量百分比的元素组成，

C：0.75％～1.25％；

Mn：11.0％～16.0％；

Si：0.3％～1％；

Cr：0.2％～1.5％；

Mo：0.2％～0.8％；

V：0.15％～0.55％；

Nb：0.04％～0.25％；

N：≦0.002％；

P：≦0.05％；

S：≦0.03％；

其余为Fe；

所述Nb-V合金化高锰钢析出有纳米至亚微米级Nb(C，N)，V(C，N)强化相。

本发明的进一步改进在于，所述Nb-V合金化高锰钢的初始屈服强度为460～480Mpa。

本发明提供的一种Nb-V合金化高锰钢在铁路辙叉中的应用。

本发明提供的一种Nb-V合金化高锰钢的制备方法，包括以下步骤：

按照本发明上述的元素配比进行冶炼、浇铸，获得成型的铸造Nb-V合金化高锰钢；

对所述铸造Nb-V合金化高锰钢进行预热处理，获得预热处理后的铸造Nb-V合金化高锰钢；