[發(fā)明專利]含錳鎢鋁亞穩(wěn)奧氏體耐磨鑄鋼

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810054918.9
• 申請(qǐng)日: 2008-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN101270458A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張福成;張明;王天生;呂博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C38/60
• 分類號(hào): C22C38/60;C22C38/04;C21C5/52;C21D1/18
• 代理公司: 秦皇島市維信專利事務(wù)所
• 代理人: 鄂長(zhǎng)林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含錳鎢鋁亞穩(wěn)奧氏體耐磨鑄鋼，它是利用W和Al對(duì)傳統(tǒng)的中錳奧氏體耐磨鑄鋼進(jìn)行再合金化處理，從而使奧氏體錳鋼的耐磨性能得到明顯的提高。

背景技術(shù)

經(jīng)典的奧氏體高錳鋼含～1.1％C，～13％Mn，由Steve?Hadfield于100多年前推出，其大不列顛專利號(hào)No.200，1892年開始用于鑄件。由于奧氏體高錳鋼具有高韌性的同時(shí)具有優(yōu)異的加工硬化能力，使它在受沖擊磨損工作條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性能，因此，它被廣泛的應(yīng)用于制作冶金、礦山、建材、煤炭、鐵路、軍工和機(jī)械等行業(yè)使用的耐磨鑄鋼件。一百多年來(lái)，人們?yōu)榱诉M(jìn)一步提高它的耐磨性能，對(duì)奧氏體高錳鋼進(jìn)行了大量的理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐，從而派生出大量的再合金化奧氏體錳鋼。1998年俄羅斯學(xué)者沃洛寧柯比較全面的總結(jié)了作為耐磨材料的奧氏體錳鋼的研究成果，他把再合金化奧氏體錳鋼分為三元系、無(wú)Cr四元系、含Cr四元系、無(wú)Cr五元系、含Cr五元系、無(wú)Cr六元系、含Cr六元系、無(wú)Cr七元素、含Cr七元素以及更復(fù)雜的合金系等10個(gè)系列，共列舉了近70種成分奧氏體錳鋼研究成果，其中所涉及的再合金化元素是：Cr、V、Ti、Nb、Ni、N、Al、Si、B、Zr、Mo、Cu和稀土等，可以說(shuō)使用了所有的常用的合金化元素。然而使用W再合金化的研究成果報(bào)道很少，目前僅發(fā)現(xiàn)FeMnCuNiWC合金(前蘇聯(lián)專利：A.c1659519)和含鎢高錳鋼(中國(guó)專利：ZL200510041992.3)。

2007年11月2日英國(guó)《Science》雜志報(bào)道了一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)：大原子直徑原子是提高材料耐磨性最好的合金化元素。到目前為止鋼鐵材料常用的合金化元素中，原子直徑最大的合金化原子就是鎢，因此，鎢將是作為提高材料耐磨性能的最佳合金化元素。另外，研究表明W對(duì)鋼的奧氏體和貝氏體相變都有很大的影響，并且可顯著阻礙奧氏體晶界碳化物的析出，其作用類似于Mo，從降低鋼的回火脆性和阻礙珠光體轉(zhuǎn)變角度講，公認(rèn)的觀點(diǎn)是W的作用相當(dāng)于Mo的一半。然而世界上Mo資源日趨匱乏，尤其是近年來(lái)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家利用含Mo的肥料種植食用牛吃的草，使Mo資源更加緊張。因此，目前大量的研究集中在利用W代替Mo。我國(guó)是世界上W資源富饒的國(guó)家之一，因此研究含W鋼具有實(shí)際意義。然而，時(shí)至今日，W作為合金化元素在鋼中使用的相對(duì)較少，含W的鋼中也屈指可數(shù)，比如，高速鋼類等。

普通奧氏體錳鋼由于從高溫緩慢冷卻過程中會(huì)在奧氏體晶界上析出大量的碳化物，致使其韌性很低，所以鑄造狀態(tài)普通高錳鋼根本沒有辦法使用，必須經(jīng)過固溶處理后才能使用。如果加入某種合金元素，可有效的改變碳化物在奧氏體晶界上的分布，使鑄造狀態(tài)錳鋼的奧氏體晶界上沒有碳化物析出，那么將使鑄造狀態(tài)奧氏體錳鋼直接使用成為可能。1978年美國(guó)密歇根Mo公司的Arnson和Borik首先報(bào)道了這方面的研究成果，他們分別在ZGMn6、ZGMn8和ZGMn12中加入1％的Mo，使鑄態(tài)錳鋼中奧氏體晶界上的碳化物基本消失，從而獲得了鑄態(tài)下使用的ZGMn6Mo1、ZGMn8Mo1和ZGMn12Mo1鋼。縮短了鋼的制作周期、降低了鋼的生產(chǎn)成本、提高了鋼的使用效率。Al和W都是阻礙碳化物形成元素，尤其是Al能推遲碳化物的形成，所以在奧氏體錳鋼中加入Al和W，同樣可以獲得無(wú)碳化物鑄態(tài)組織奧氏體錳鋼。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在系統(tǒng)研究了不同成分W(～2％)對(duì)Mn含量從5％到10％的奧氏體錳鋼鑄造組織和拉伸、沖擊等常規(guī)力學(xué)性能以及耐磨性能的影響，提供一種含錳鎢鋁亞穩(wěn)奧氏體耐磨鑄鋼，所述耐磨鑄鋼具有優(yōu)異的加工硬化能力和良好的耐磨性能，并且其厚度較小的鑄件可以在鑄造狀態(tài)下使用。