[發明專利]含鎢高錳鋼

無效

• 申請號: 200810027122.4
• 申請日: 2008-04-01
• 公開（公告）號: CN101250675A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 李衛;劉英
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C38/12;C22C38/38
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及用于磨損的合金鋼領域，具體涉及一種晶粒細化、屈服強度高、沖擊韌性好、加工硬化程度高，具有綜合力學性能的含鎢高錳鋼。

背景技術

目前在冶金、電力、建材、建筑、煤炭、化工、鐵路、機械等工業的較大沖擊載荷磨損工況，常用的耐磨材料是高錳鋼。

高錳鋼按照國家標準分為5個牌號，主要區別是碳的含量，其范圍是0.75％～1.45％。受沖擊大，碳含量低。錳含量在11.0％～14.0％之間。

高錳鋼較典型的是GB/T5680-1998所規定的ZGMn?13-2高錳鋼即普通高錳鋼，其缺點是鋼的屈服強度較低，工業應用中有時易變形；GB/T5680-1998所規定的ZGMn?13-4高錳鋼即含鉻高錳鋼，其缺點是鋼的沖擊韌性較低，工業應用中有時易斷裂；較典型的還有ISO13521：1999所規定的GX120Mn17和GX120MnCr17-2高錳鋼，這兩種鋼晶粒還待細化，強度還有待提高。

超高錳鋼是在原高錳鋼的化學成分上提高錳的含量，超高錳鋼的錳含量可達到16％～19％。超高錳鋼與高錳鋼比較，超高錳鋼的初始硬度比高錳鋼高，兩種鋼的沖擊韌性相同，但是超高錳鋼鑄件不會出現早期斷裂現象，此外，從經濟效益角度分析，超高錳鋼比高錳鋼性價比高，超高錳鋼的使用壽命是高錳鋼的1.3～2倍，而鑄件生產成本只有高錳鋼的1.1～1.3倍。

對超高錳鋼增加鉻、鎢、稀土元素RE等合金元素，可使鑄件達到韌性好，初始硬度高，提高鑄件抗磨壽命，加工硬化程度也比高錳鋼高，其耐磨性能比高錳鋼更好，目前對于含鉻、鎢、稀土元素RE的超高錳鋼的研究尚未見有報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種含鎢高錳鋼。

本發明的含鎢高錳鋼，含有下列質量百分比的化學成分：

C：1.05％～1.35％，Si：0.3％～0.9％，Mn：11％～19％，W：0.5％～1.5％，P≤0.070％，S≤0.045％，余量為Fe。

上述含鎢高錳鋼還可以含有稀土元素RE，其含量為0.01％～0.3％。

上述含鎢高錳鋼還可以含有Cr，其含量為1.2％～2.5％。

本發明的含鎢高錳鋼，當該高錳鋼中Mn的含量為16％～19％時，可稱為含鎢超高錳鋼，含有下列質量百分比的化學成分：

C：1.05％～1.35％，Si：0.3％～0.9％，Mn：16％～19％，W：0.5％～1.5％，P≤0.070％，S≤0.045％，余量為Fe。

上述含鎢超高錳鋼還可以含有稀土元素RE，其含量為0.01％～0.3％。

上述含鎢超高錳鋼還可以含有Cr，其含量為1.2％～2.5％。

本發明的含鎢高錳鋼，在高錳鋼中加入質量百分數0.5％～1.5％的鎢元素(W)，W固溶強化基體，穩定奧氏體組織，提高淬透性，抑制碳化物析出，同時C-W協同作用細化鋼的晶粒，提高鋼的屈服強度，提高沖擊韌性，提高加工硬化率即鋼的硬度。

本發明的含鎢高錳鋼，Cr以1.2％～2.5％的含量作為合金化元素加入高錳鋼中，可提高鋼的屈服強度。此外，由于鉻原子易偏聚阻礙位錯運動，使鋼受外力時滑移阻力增強，從而提高了加工硬化能力和硬化效果，強化了鋼的抗磨性。

本發明的含鎢高錳鋼，在高錳鎢鋼中加入稀土元素RE，細化鋼的晶粒，凈化鋼液。特別是C-W-RE元素協同作用，進一步細化鋼的晶粒，提高鋼的屈服強度和韌性，提高加工硬化率。使不含Cr的高錳鋼屈服強度提高，沖擊韌性不降低而提高；使含Cr的高錳鋼屈服強度進一步提高，特別是沖擊韌性提高。含鎢高錳鋼屈服強度提高則可有效解決普通高錳鋼使用中易塑性變形的問題，含鎢高錳鋼具有高的韌性則可保證使用中不斷裂、解決安全問題，含鎢高錳鋼具有高的加工硬化率則提高了抗沖擊磨損性能、解決普通高錳鋼使用中耐磨性不足的問題。特別是針對超高錳鋼(含Mn16％～19％)晶粒易大和易柱狀晶的問題，C-W或C-W-RE合金交互作用細化鋼的晶粒，提高鋼的屈服強度和韌性，提高加工硬化率效果更加明顯。

本發明的含鎢高錳鋼的制備方法，包括如下步驟：將生鐵、廢鋼和各種鐵合金加入電爐冶煉，澆鑄成型(鑄后也可再鍛軋熱加工)后，將鑄造(或鍛軋等熱加工后)的零部件經水韌熱處理，即是將零部件加熱至1040℃～1150℃保溫，保溫后將零部件在水中淬火冷卻，即得含鎢高錳鋼。

上述制備方法中用到的生鐵、廢鋼和各種鐵合金是現有的，可在市場上購買獲得。