【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及金屬耐磨材料領域，具體涉及一種具有高耐磨性、高耐腐蝕性和高韌性的高錳鋼材料及其制備方法。
技術介紹
1、在傳統(tǒng)的金屬耐磨材料中，高錳鋼以其優(yōu)異的韌性和抗沖擊性能而著稱，自1882年hadfield專利技術含錳量為13％的高錳鋼以來，簡稱mn13,高錳鋼因為具有顯著的加工硬化能力和優(yōu)異的沖擊韌性，其被廣泛地應用在礦山、冶金、鐵路、電力、建材以及機械等領域的耐磨件。但其在硬度方面表現(xiàn)相對不足，難以滿足某些特定工況下的耐磨需求。而鉻系合金鋼則以其較高的硬度而受到青睞，但在韌性方面卻存在明顯的短板，容易在受到沖擊時發(fā)生斷裂。這種耐磨性與韌性之間的難以平衡，成為了制約鋼鐵材料在礦山機械、建筑工程等嚴苛工況下應用的主要瓶頸。在礦山機械、建筑工程等
，設備零件需要承受巨大的沖擊和磨損，因此對材料的耐磨性和韌性提出了極高的要求。特別是在濕法工礦和酸堿鹽工礦下，對耐磨件有極高的要求，傳統(tǒng)的高錳鋼和鉻系合金鋼由于各自存在的局限性，難以同時滿足這些苛刻的性能需求，導致設備零件磨損快、易斷裂，不僅增加了維護成本，還可能導致長時間的停機時間，嚴重影響生產效率。
2、由于高錳鋼為奧氏體基體，導致其屈服強度低，使用中易發(fā)生塑性變形。為克服低屈服強度的問題，在mn13鋼中通常加入鉻cr、鉬mo、釩v、鈦ti等合金來提高屈服強度，一般鉻cr的含量為1.5-2.5％，但效果也不明顯，鉬、釩、鈦合金因價格昂貴，提高了制作成本，性價比低，很難讓市場認可。
3、在業(yè)已公開的專利文獻中，例如，專利申請?zhí)朿n20141003555
4、又如，專利技術專利申請?zhí)朿n202211680152.1公開了一種鑄態(tài)奧氏體高錳耐磨鋼，其合金元素按質量百分比計為：c：0.7-1.3％、si：0.3-0.7％、mn：7.0-20.0％、al：0.03-0.4％、cr：0.2-1.0％、mo：0.1-0.6％、ni：2.0-7.0％、v：0.05-0.6％、n：0.01-0.04％；p：≤0.04％；s：≤0.02％，余量為鐵和難以避免的雜質。本專利技術通過合理配比c、mn、ni、cr元素比例，并用mo、v、nb、n、re對其合金化處理，使鋼得到可靠的鑄態(tài)奧氏體，由于合金化的材料晶包內會密布mo、v、nb、n、re等的細小成核碳化物而細化晶粒、且能顯著減少晶界碳化物的析出進而提高機械性能；又由于晶粒細化和細小碳化物硬質點的存在，能有效降低加工硬化過程中的層錯能、從而提高加工硬化能力，增加產品的耐磨性。
5、再例如，專利技術專利申請?zhí)朿n202211680152.1具體公開了一種含cu奧氏體高錳耐磨鋼斗齒及其制造方法，所述含cu奧氏體高錳耐磨鋼斗齒，以質量百分比計，其組成包括，c：1.1～1.3％、mn：12.4～12.6％、si：0.4～0.6％、cr：1.7～1.9％、mo：0.2～0.4％、ni：0.4～0.5％、al：0.06～0.08％、cu：0.3～0.5％、s≤0.01％、p≤0.02％，其余為fe和不可避免的雜質元素；本專利技術對傳統(tǒng)高錳鋼進行微合金化處理，加入cu、al、ni等元素，且匹配改進的鑄造工藝和熱處理工藝，硬度、沖擊韌性及耐磨性能優(yōu)良，制備的含cu奧氏體高錳耐磨鋼斗齒的組織包括奧氏體和析出物，其使用壽命長，耐磨性能較傳統(tǒng)耐磨高錳鋼有明顯提升。
6、以上包括專利技術專利申請在內的現(xiàn)有技術涉及的高錳耐磨鋼其組成成分及其制備方法所制備的鋼材料都不能滿足特殊使用環(huán)境下所要求的耐磨、耐腐蝕、耐極高沖擊載荷的要求。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術針對現(xiàn)有技術存在的不足，提出一種新型高錳耐磨鋼zgmn14cr4nicub及其制備方法，通過優(yōu)化合金成分配比和熱處理工藝，實現(xiàn)了更高的耐磨性和耐腐蝕性。
2、所述新型高錳鋼zgmn14cr4nicub，包括：c，si，mn，p，s，cr，ni，cu，b，re，fe；在上述合金元素中：錳元素提高了鋼的韌性和耐磨性；鉻元素則增強了鋼的硬度和耐腐蝕性；鎳元素和銅元素提高錳鋼的剛度、強度、耐磨性、耐腐性、耐熱性；硼元素提高鋼的密度和硬度，強化晶體界面；通過調整碳、硅、錳、鉻、鎳、銅、硼等元素的質量比，能夠獲得耐磨化合物，提高屈服強度和韌性；在高錳中鉻的基礎上添加鎳元素、銅元素和硼元素，其中，鎳為強奧氏體穩(wěn)定元素，通過加大鎳元素的含量，有利于穩(wěn)定耐磨鋼的抗拉強度和沖擊值。具體來說，鎳元素能夠增加高錳鋼的彈性模量，使其力學性能更加均勻，并減少由應力引起的變形，銅元素的加入改善了鋼液的流動性，減少了澆注過程中的缺陷，起到了細化晶粒的作用，提升高錳鋼材料的機械性能；同時銅元素能夠促進合金滲碳體的析出，進而起到析出強化的作用，析出物的存在進一步提高鋼的耐磨性，另外，銅元素能夠與錳、碳元素相互作用，形成含銅的化合物，增加高錳鋼的強度和硬度，銅還能夠抑制高錳鋼中的氧化反應，防止高錳鋼受到氧化腐蝕的影響，從而提高高錳鋼的抗腐蝕性能，硼元素是化學性質活潑的元素，硼元素和碳元素形成碳化硼化合物、硼元素和錳元素形成硼化錳化合物、硼元素和鉻元素形成硼鉻化合物、硼元素和硅元素形成硅硼化合物、硼元素和鐵元素形成硼化鐵化合物，進一步提高鋼的耐磨性、耐腐蝕性。
3、進一步的，通過在所述新型高錳鋼zgmn14cr4nicub中加入稀土元素，加入的稀土元素質量百分比不超過0.002％，根據(jù)合金成分調整奧氏體化溫度和冷卻出水溫度，改進鋼水質量和鑄態(tài)組織。
4、進一步的，所述新型高錳鋼zgmn14cr4nicub，按照百分比計，包括：c:0.9～1.2％，si:0.4～0.8％，mn:13～14.5％，p≤0.05％，s≤0.04％，cr:2.5～4.0％，ni:0.2～1.0％，cu:0.1～0.15％，b:0.005～0.02％，re：0.02～0.03％，余量為fe及雜質。
5、進一步的，所述新型高錳鋼zgmn14cr4nicub，按照質量百分比為：c:1.05％，si:0.6％，mn:13.75％，p:0.025％，s:0.02％，cr:3.25％，ni:0.6％，cu:0.125％，b:0.013％，re：0.025％，余量為fe及雜質。
6、本專利技術另提供一種新型高錳耐磨鋼zgmn14cr4nicub的制備方法，所述制備方法，包括以下步驟：
7、步驟1，按照質量百分比提供如下高錳耐磨鋼zgmn14cr4nicub元素：
8、c:1.05％，si:0.6％，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種新型的高錳耐磨鋼ZGMn14Cr4NiCuB，包括：C，Si，Mn，P，S，Cr，Ni，Cu，B，Re，F(xiàn)e。
2.按照權利要求1所述新型高錳鋼ZGMn14Cr4NiCuB，按照質量百分比計，包括：C:0.9～1.2％，Si:0.4～0.8％，Mn:13～14.5％，P≤0.05％，S≤0.04％，Cr:2.5～4.0％，Ni:0.2～1.0％，Cu:0.1～0.15％，B:0.005～0.02％，Re：0.02～0.03％，余量為Fe及雜質。
3.按照權利要求1所述新型高錳鋼ZGMn14Cr4NiCuB，所述新型高錳鋼ZGMn14Cr4NiCuB，按照質量百分比為：C:1.05％，Si:0.6％，Mn:13.75％，P:0.025％，S:0.02％，Cr:3.25％，Ni:0.6％，Cu:0.125％，B:0.013％，Re：0.025％，余量為Fe及雜質。
4.按照權利要求1所述新型高錳鋼ZGMn14Cr4NiCuB中加入稀土元素，通過在所述新型高錳鋼ZGMn14Cr4NiCuB中加入稀土元素，加入的稀土元素質量百分比不超過0.00
5.根據(jù)權利要求1所述新型高錳耐磨鋼ZGMn14Cr4NiCuB的制備方法，包括以下步驟：
6.按照權利要求5所述所述新型高錳耐磨鋼ZGMn14Cr4NiCuB的制備方法，步驟2.12所述覆蓋劑為722型發(fā)熱保溫覆蓋劑。
7.按照權利要求5所述所述新型高錳耐磨鋼ZGMn14Cr4NiCuB的制備方法，步驟3中，高溫淬火溫度為1080℃。
8.按照權利要求5所述所述新型高錳耐磨鋼ZGMn14Cr4NiCuB的制備方法，步驟3中，低溫回火溫度為225℃。
...【技術特征摘要】
1.一種新型的高錳耐磨鋼zgmn14cr4nicub，包括：c，si，mn，p，s，cr，ni，cu，b，re，fe。
2.按照權利要求1所述新型高錳鋼zgmn14cr4nicub，按照質量百分比計，包括：c:0.9～1.2％，si:0.4～0.8％，mn:13～14.5％，p≤0.05％，s≤0.04％，cr:2.5～4.0％，ni:0.2～1.0％，cu:0.1～0.15％，b:0.005～0.02％，re：0.02～0.03％，余量為fe及雜質。
3.按照權利要求1所述新型高錳鋼zgmn14cr4nicub，所述新型高錳鋼zgmn14cr4nicub，按照質量百分比為：c:1.05％，si:0.6％，mn:13.75％，p:0.025％，s:0.02％，cr:3.25％，ni:0.6％，cu:0.125％，b:0.013％，re：0.025％，余...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：郝鳳山，
申請(專利權)人：朝陽多元雙金屬復合制造有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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