[发明专利]一种中低应力工况下高锰钢耐磨强化方法

说明书

技术领域

本发明属于高锰钢领域，更具体地，涉及一种中低应力工况高锰钢零件耐磨强化方法。

背景技术

高锰钢拥有优异的加工硬化能力和高的冲击韧性，其在抵抗强冲击、大压力作用下的磨料磨损或凿削磨损方面具有其他材料难以比拟的耐磨性能。自高锰钢被发明后，其被广泛用于矿山、铁路、冶金、电力和建材等各个领域中，如破碎机鄂板、挖掘机斗齿、球磨机衬板、铁路辙叉、破碎壁等。

高锰钢优异的加工硬化能力只有在高应力工况下才能实现，即其必须在高应力工况下使用，在使用过程中被进行加工硬化后，才能表现出优异的耐磨性能。然而，目前在耐磨领域高应力工况不足5％，绝大部分是中低应力工况，使得高锰钢在使用初期表层因为外界作用的应力不够，而未充分被加工硬化，结果是其表面硬度较低，耐磨性较差，磨损严重。

为了提高高锰钢在中低应力工况下的耐磨性能，人们采用了各种预硬化方法来提高高锰钢的耐磨性能。即，使其在中低应力工况下使用时，仍然能够充分进行加工硬化，具有较高硬度和耐磨性能。

目前使用的预硬化方法主要有：空气锤击、辊子往返施压、爆炸预硬化、喷丸强化、轧制等。虽然这些方法在一定程度上能改善高锰钢的耐磨性，但因工艺复杂或成本过高等因素而限制了它们的实际应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种中低应力工况高锰钢零件耐磨强化方法，其目的在于采用一种成本低廉，工艺简单的方法使高锰钢零件在中低应力工况下使用时具有较高硬度和较高的耐磨性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种中低应力工况下高锰钢耐磨强化方法，其特征在于，采用熔覆方法将熔覆材料离散分布在高锰钢表面且与高锰钢形成冶金结合以获得高硬度高耐磨的熔覆层，所述熔覆层中具有熔覆材料与高锰钢基体形成的高硬耐磨合金体，用于增强所述熔覆层的硬度和耐磨性，高硬耐磨合金体是本发明中由熔覆材料与高锰钢基体因为熔融而相混合后凝固得到的高硬度高耐磨的合金的名称。

进一步的，表面覆盖有所述熔覆层的高锰钢表面硬度为50～65HRC。

进一步的，所述熔覆材料具有可焊接性且硬度为50～65HRC。

进一步的，所述的熔覆方法包括采用热源将熔覆材料熔融在高锰钢表面且形成冶金结合的方法，所述熔覆方法的熔覆能量形式包括电弧、激光、等离子束以及火焰。

进一步的，所述熔覆能量优选为等离子束。

进一步的，所述熔覆材料的形状为丝材、粉末、块体、棒材以及带状。

进一步的，所述熔覆材料的形状优选为丝材或粉末。

进一步的，所述高硬耐磨合金体的几何形状为圆柱状、球冠状、短棒状、长条状、锯齿状以及网纹状。

进一步的，所述高硬耐磨合金体的几何形状优选为球冠状或者网纹状。

本发明方法中耐磨强化原理：

一方面，在高锰钢基体承受外界中低载荷作用时，高硬耐磨合金体首先与外界载荷接触，可使外界载荷通过高硬耐磨合金体向其周围的高锰钢基体传递压力并在周围基体中产生应力集中，使基体获得充分的加工硬化，从而硬度和耐磨性能大幅提高。

另一方面，高硬耐磨合金体本身具有较高的硬度和耐磨性能，也有助于提高高锰钢表面的耐磨性能。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明方法通过在高锰钢零件表面熔覆呈离散分布的高硬耐磨合金体，高硬耐磨合金体与高锰钢基体为冶金结合，结合强度高，可有效避免外界载荷作用时高硬耐磨合金体与基体开裂或者脱落等问题。

2、本发明方法中高硬耐磨合金体离散分布于高锰钢基体表面，由于高硬合金体本身具有较高的硬度和耐磨性，可大大降低在外界载荷作用下高锰钢基体中奥氏体组织由于其屈服强度低而产生较大的塑性变形，本发明方法既保留了高锰钢基体的强韧性，又提高了高锰钢零件表面在使用初期的耐磨性能。

3、本发明方法中在高锰钢基体表面熔覆呈离散分布的高硬耐磨合金体，可以大大提高高锰钢齿板等零件与破碎物料之间的咬合能力，提高破碎效果。

4、本发明方法工艺过程简单，稳定可控，可将高锰钢零件寿命提高至少一倍，效果显著，适用规模化生产。

附图说明

图1(a)为实施例中高锰钢表面熔覆横条状的高硬耐磨合金体示意图；

图1(b)为实施例中高锰钢表面熔覆短棒状的高硬耐磨合金体示意图；

图1(c)为实施例中高锰钢表面熔覆圆柱状或球冠状的高硬耐磨合金体示意图；