[发明专利]ZG130Mn8Cr2VTiRe中锰耐磨钢及其制备方法

说明书

本发明的目的在于提高中锰钢的冲击韧性和较高的初始硬度，提供了一种ZG130Mn8Cr2VTiRe中锰耐磨钢及其制备方法，属于金属材料领域。该中锰耐磨钢，其化学成分的重量百分比组成为：C：1.0‑1.40%，Si：0.30‑0.60%，Mn：6.0‑9.5%，P≤0.06%，S≤0.02%，Cr：1.50‑2.50%，Ti：0.15‑0.35%，V：0.10‑0.70%，混合稀土：0.3‑0.6%，其余为Fe。本发明的钢种解决高锰钢中、低冲击载荷下加工硬化能力不足、不耐磨的问题，提高耐磨件的使用寿命，提高设备的综合利用率。

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别涉及一种中锰钢及其制备方法。

背景技术

目前矿山机械行业耐磨钢主要是高锰钢、高铬铸铁等材料。其中，高锰钢虽然具有加工硬化性能，却只能在大冲击载荷下才能充分发挥作用，而在中低冲击载荷下，高锰钢不能充分加工硬化，其耐磨性很低。高铬铸铁耐磨性很高，但是冲击韧性在4J/cm²以下，满足不了工况条件、制造废品率高、成本高。

中锰钢具有良好初始硬度、加入钒钛合金加工硬化性增强，更适合中、低冲击载荷下使用。

现在国内中锰钢合金化应用比较广，多数都是轧制状态使用。利用铸造方式使用的，检索了相关专利文件《一种合金化奥氏体中锰钢》《一种球磨机用中锰钢衬板材料及其制备方法》《一种复合合金化处理奥氏体中锰钢及其制备方法》《一种消失模铸造中锰钢耐磨破碎机腮板的方法》等，其存在特点：所谓中锰钢要求含碳量要求必须是高碳钢，中、低碳只能界定为中、高合金钢，不能称之为中锰钢。同时Mo、Cr等元素含量较高、P元素要求0.03%以下，制造成本提高很多，不适合全面使用。

发明内容

本发明的目的在于提高中锰钢的冲击韧性和较高的初始硬度，提供了一种ZG130Mn8Cr2VTiRe中锰耐磨钢及其制备方法。本发明的钢种解决高锰钢中、低冲击载荷下加工硬化能力不足、不耐磨的问题，提高耐磨件的使用寿命，提高设备的综合利用率。

一种ZG130Mn8Cr2VTiRe中锰耐磨钢，其化学成分的重量百分比组成为：

C：1.0-1.40%，Si：0.30-0.60%，Mn：6.0-9.5%，P≤0.06%，S≤0.02%，Cr：1.50-2.50%，Ti：0.15-0.35%，V：0.10-0.70%，稀土：0.3-0.6%，其余为Fe。

进一步的，上述中锰耐磨钢稀土，稀土由稀土硅合金和稀土铈合金组成。

进一步的，上述中锰耐磨钢稀土，稀土由重量百分比50%稀土硅合金和50%稀土铈合金组成。

进一步的，上述中锰耐磨钢稀土，稀土硅合金化学成分的重量百分比：RE：30-33%并且Ce/Re≥46%、Si：40%、Mn：2%、Ca：4%、Ti：1%；稀土铈合金化学成分的重量百分比：RE：30-33%并且Ce/Re≥75%、Si：40%、Mn：2%、Ca：4%、Ti：1%。

本发明中锰耐磨钢优选化学成分的依据和理由：

（1）铬（Cr）起固溶强化、细化晶粒等作用外，Cr能形成碳化物，与碳亲合力最强，更能在最终组织中形成弥散分布的硬质合金碳化物，提高钢的初始硬度，有效的增加耐磨性能。Cr大于1.6%时起的作用明显，在2.0%时最佳。

（2）钒（V）、钛（Ti）合金加入后，与钢中的碳、氮等元素形成结晶核，产生机械阻力妨碍晶粒长大，同时对晶粒长大起到抑制作用；钒钛加入可以抑制柱状晶生长以致消除；同时形成钒钛碳化物，在钢中弥散分布，起到硬质点作用，提高耐磨性；加钒钛锰钢可以在小变形量、低冲击情况下，获得高硬度。

（3）稀土采用稀土铈合金加稀土硅合金。作用为变质处理，脱氧、细化晶粒、除杂质及改善碳化物形态，形成马氏体+奥氏体组织，在保证稳定中锰钢的硬度的基础上，主要是解决提高中锰钢的冲击韧性，改善其整体机械性能。