[发明专利]一种奥氏体高锰钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种奥氏体高锰钢及其制备方法，奥氏体高锰钢包括如下重量份的原料制备而成：C 1.2‑1.4，Mn 11.0‑14.0，Si 0.3‑0.7，S＜0.02，P＜0.02，还包括用于形成高熔点化合物的化合元素0.05‑1，用于形成碳化物的形成元素0.5‑2.5，其余为Fe，其中Mn/C＜10，形成元素与合金元素比值范围为：2.5‑50；通过在原高锰钢的成分基础上，适量添加Ti,V,Nb,W,B,N和Re元素，形成高熔点化合物，细化晶拉来发挥作用，通过加入Cr,Mo,Ti和V等碳化物形成元素，以改变高锰钢中碳化物弥散分布的形态，获得以M₂₃C₆为主的拉状碳化物，使其弥散分布于奥氏体基体上，有效地提高了耐磨性，控制锰碳比和化合元素与形成元素占比，不仅在高冲击应力下具有良好的耐磨性，而且在低应力条件下仍很耐磨。

技术领域

本发明具体涉及一种高锰钢，具体是一种奥氏体高锰钢及其制备方法。

背景技术

标准型奥氏体高锰钢的主要化学成分是碳和锰，经水韧处理后可以获得单一的奥氏体组织，高锰钢的加工硬化机理有位错堆积与形变诱导变两种理论。近年来的研究更多的支持了位错堆积论。认为，高锰钢在摩擦作用下高度强化是由于形成大量的位错、孪晶变形、银嵌缺陷及块状组织细化等。在位错密度达到极限值时，滑移实际上不可能，这是孪晶成为主要的变形形式。

虽然近年来新型材料很多，部分地取代了高锰钢，但人们还从各方面对高锰钢进行改进，并取得了很大的成交。主要有三条途径，一是高锰钢的再合金化，二是改变高锰钢的Mn/C比，三是生产工艺的改进，目前市场上很多奥氏体高锰钢为了提高高锰钢的耐磨性及屈服强度等性能，国内外广泛使用各类合金化或微合金化的方法，或为了提高耐磨性，提升碳含量，但是含碳量超过1.5％时，对耐磨性的影响则不明显，而且提高含碳量在改善高锰钢耐磨性的同时，会明显降低材料的冲击韧性，其中合金类的如合金元素提高屈服强度和抗拉强度的幅度依次为VmoCr,但V、Mo、Cr都使延伸率和冲击韧性下降，例如在Mn13中加入2％的Cr，亦即Mn13Cr2，可提高屈服强度，提高耐磨性，但由于晶界碳化物析出倾向增加，从而使钢的延性和比Mn13降低30—40％。

因此，综上所述，再合金化的方法虽然可以提升高锰钢的屈服强度，提高耐磨性，但是会导致延伸率和冲击韧性下降，升高碳含量来提高耐磨性也容易硬气冲击韧性的下降，因此，针对上述问题，我们需要一种最优的合金化比例或碳锰比例，在实现提升抗耐磨的同时，保证其冲击韧性可以最优。

发明内容

本发明的目的在于提供一种奥氏体高锰钢，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种奥氏体高锰钢，包括如下重量份的原料制备而成：C 1.2-1.4，Mn 11.0-14.0，Si 0.3-0.7，S＜0.02，P＜0.02，还包括用于形成高熔点化合物的化合元素0.05-1，用于形成碳化物的形成元素0.5-2.5，其余为Fe，其中Mn/C＜10，形成元素与合金元素比值范围为：2.5-50。

更进一步的方案：所述合金元素包括Ti,V,Nb,W,B,N和Re的一种或多种组合，在原高锰钢的成分基础上，适量添加Ti,V,Nb,W,B,N和Re元素，形成高熔点化合物，细化晶拉来发挥作用。

更进一步的方案：所述形成元素包括Cr,Mo，Ti和V的一种或多种组合，通过加入Cr,Mo,Ti和V等碳化物形成元素，使其产生综合作用，以改变高锰钢中碳化物弥散分布的形态，获得以M₂₃C₆为主的拉状碳化物，使其弥散分布于奥氏体基体上，有效地提高了耐磨性，不仅在高冲击应力下具有良好的耐磨性，而且在低应力条件下仍很耐磨。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：。

本发明的另一目的在于提供一种奥氏体高锰钢的制备方法，包括以下步骤：