[发明专利]具有优异的机械加工性及延展性的耐磨奥氏体钢及其生产方法

说明书

技术领域

本公开内容涉及具有优异的机械加工性(machinability)及延展性(ductility)的耐磨奥氏体钢及其生产方法。

背景技术

随着矿业、石油、天然气工业的发展，用于矿业、运输和炼油应用的钢的磨损成了需要解决的难题。具体而言，尽管近来油砂确已发展成为一种非传统的石油来源，但是由包含油、碎石和沙子的泥浆所造成的钢元件的磨损成为增加油砂炼油生产成本的主要因素之一，因此，日益需要开发和实现具有高度耐磨性钢。

在采矿行业，具有高度耐磨性的哈德菲尔德高锰钢(Hadfield steel)已被广泛使用。哈德菲尔德高锰钢是一种锰含量较高的高强度钢，并且人们一直在努力改善此类钢的耐磨性，通过向钢中加入大量的碳和锰来增加奥氏体的形成因而提高钢的耐磨性。然而，由于哈德菲尔德高锰钢的碳含量较高，使得在高温下沿着其奥氏体的晶粒边界会形成一种网状结构的碳化物，并因此使哈德菲尔德高锰钢的物理特性(尤其是，延展性)显著变差。

为了阻止此类网状碳化物沉淀的形成，于是提出了一种高锰钢的制造方法，所述方法通过将经固溶热处理或热加工过程后处于高温状态的高锰钢快速冷却至室温而进行。然而，如果使用这种方法生产相对较厚的钢板，则通过快速冷却不足以实现防止碳化物沉淀的效果。此外，如果进行焊接过程，那么就很难控制焊接过程后的冷却速率，并因此很难抑制网状碳化物沉淀的形成。因此，钢的物理特性会显著变差。此外，在对高锰钢的钢锭或钢坯进行固化期间，不可避免地发生由于合金元素(如锰或碳)所导致的偏析，并且这种偏析在后处理过程(如热轧过程)中会变得更严重。结果，碳化物沿着最终产品的密集偏析区以网状形式部分沉淀，使得最终产品的微观结构不均一，从而导致较差的物理特性。

通常，可以增加钢中的碳含量来提高钢的耐磨性，可以增加钢中的锰含量来防止由碳化物沉淀引起的钢物理特性的劣化。然而，这种方法增加了合金元素的用量和钢的制造成本。此外，与普通的碳钢相比，锰的加入会降低钢的耐腐蚀性。因此，这种钢不能用于需求耐腐蚀性钢的领域。

此外，由于高加工淬透性(work hardenability)使得奥氏体高锰钢的机械加工性较差，从而缩短了切削工具的使用寿命并因此增加了切削工具的成本。此外，由于需要频繁更换切削工具而使过程暂停时间增加。最终导致生产成本增加。

发明内容

技术问题

本公开内容的一方面通过抑制碳化物的形成可以提供具有改善的机械加工性、延展性及耐磨性的奥氏体钢及生产所述奥氏体钢的方法。

然而，本公开内容的方面不限于此。其他方面将会在说明书中部分提出，并且从本说明书将对于本公开内容所属领域的普通技术人员显而易见。

技术方案

依据本公开内容的一方面，具有优异的机械加工性及延展性的耐磨奥氏体钢可包含，按重量％计，8％至15％的锰(Mn)，含量满足23％<33.5C-Mn≤37％的碳(C)，含量满足1.6C-1.4(％)≤Cu≤5％的铜(Cu)，和余量的铁(Fe)及不可避免的杂质。

依据本公开内容的另一方面，具有优异的机械加工性及延展性的耐磨奥氏体钢的生产方法可包括：将钢坯再加热至1050℃至1250℃，所述钢坯包含，按重量％计，8％至15％的锰(Mn)，含量满足23％<33.5C-Mn≤37％的碳(C)，含量满足1.6C-1.4(％)≤Cu≤5％的铜(Cu)，和余量的铁(Fe)及不可避免的杂质；在800℃至1050℃的温度下对钢坯进行热精轧工序以形成钢板；以及以10℃/s至100℃/s的冷却速率将热轧钢板冷却至600℃或更低的温度。

有益效果

根据本公开内容，抑制了奥氏体钢中碳化物的形成，从而防止了奥氏体钢的劣化，并充分改善了奥氏体钢的耐磨性。因此，所述奥氏体钢甚至是在腐蚀性环境中也能够有长的使用寿命。

附图说明

图1是说明本公开内容的一个实施方案的锰含量和碳含量之间相互关系的图。

图2是本公开内容一个实施例中的钢的微观结构图像。

图3是说明本公开内容的一个实施例中的硫含量和机械加工性之间相互关系的图。

最佳实施方式

下文，将根据本公开内容的实施方案详细描述具有优异的机械加工性及延展性的耐磨奥氏体钢及所述耐磨奥氏体钢的生产方法，以便相关领域的普通技术人员可以清楚地理解本公开内容实施方案的范围和精神。