[发明专利]一种含钼高导热性奥氏体耐磨锰钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金及材料工程领域，具体涉及一种含钼高导热性奥氏体耐磨锰钢及其制备方法。

背景技术

锰钢作为传统的耐磨钢，在抵抗强冲击、高应力作用下的磨料磨损或凿削磨损方面，其耐磨性是其他材料所无法比拟的。但是耐磨锰钢难切削，导热性差，加工时热量不易导出，工件容易热变形，切削速度不能提高，不利于加工。所以希望提高耐磨锰钢的导热性，提高切削速度，改善锰钢的加工性能。高的导热率能确保工件的温度分布均匀，减少锰钢热诱导应力，减少产品的裂纹与形变，因此能提高工件的疲劳特性，延长产品的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含钼高导热性奥氏体耐磨锰钢及其制备方法，方法简单，钢种性能优良，具备显著的经济和社会效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含钼高导热性奥氏体耐磨锰钢，成分为：C：1.20-1.50 wt.%、Mn：8.00-9.00 wt.%、Si：≤0.90 wt.%、N：0.05-0.15 wt.%、Mo：1.00-5.00 wt.%、Cr：3.5-4.5 wt.%，余量为Fe。

制备方法包括以下步骤：

（1）将纯铁和生铁加入坩埚中，通电加热，功率由低慢慢加大，纯铁和生铁随炉升温熔化；

（2）炉料熔化到70%时，先加铬铁，再加锰铁和钼铁，最后加氮化铬，然后撒上一层覆盖剂，保温，使合金元素分布均匀。

氮化铬的添加时间>40min，温度控制在1570℃。

出炉温度1520-1550℃，浇注温度 1370-1420℃。

保温时间1-1.5min。

本发明的显著优点在于：在钢中加入1.00-5.00 wt.%钼，制得耐磨性能和导热性能兼优的高导热性奥氏体耐磨锰钢种，可用于挖掘机的铲齿、履带板、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路轨道、板锤、锤头等。方法简单，钢种性能优良，具备显著的经济和社会效益。

附图说明

图1是锰钢导热系数随着Mo含量变化的曲线。

图2是3#(A)、4#(B)、6#(C)、8#(D)试样的扫描电镜。

图3是3#(A)、5#(B)、8#(C)试样的高密度位错。

图4是1#(a)、2#(b)、3#(c)、4#(d)、5#(e)、6#(f)、7#(g)、8#(h)试样的低倍金相显微组织。

具体实施方式

表1 1#-8#试样中组分含量

一种含钼高导热性奥氏体耐磨锰钢的冶炼关键措施如下：

（1）采用中频感应电炉冶炼，分为熔化期、还原期、合金化期、出钢。

（2）将纯铁和生铁加入坩埚中，通电加热随炉升温熔化。

（3）炉料熔化到 70%，先加铬铁，再加锰铁以及钼铁。

（4）加氮化铬（>40min，温度在1570℃），然后撒一层覆盖剂，保温使合金元素分布均匀，浇注前先进行拔渣。

（5）保温1~1.5分钟，使得钢液成分均匀。

（6）1分钟后出钢，空冷。

钢种导热性能良好，在导热系数仪FL4010通过ASTME1461 激光闪光法进行导热系数检测，导热系数数据见附表2。由表2的数据可知，含钼高导热性奥氏体耐磨锰钢具有良好的导热性能。并根据附表2提供的数据绘制出锰钢导热系数随着Mo含量变化的规律曲线（图1）。

表2 含钼高导热性奥氏体耐磨锰钢的导热系数数据

Mo合金元素有利于降低锰钢中的缺陷，减少锰钢中的缺陷对导热性能的影响，从而提高锰钢的导热性。Mo具有较强的细化晶粒的作用，Mo合金化可以改变碳化物的形态和分布是有利于提高热导率的。同时细小的钼合金碳合物的钉扎作用可以在材料受冲击磨损工况条件下可以阻止位错的运动，产生了加工硬化，从而提高了锰钢的耐磨性。比较不同含Mo高导热性奥氏体耐磨锰钢的晶粒度（图2），位错密度（图3），金相组织（图4），含2%钼的高导热性奥氏体耐磨锰钢性能最佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。