[發(fā)明專利]對高錳鋼進行釔基重稀土變質(zhì)處理的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810058345.7
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN101275175A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣業(yè)華;黃汝清;李祖來;周榮;楊乘東
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00;C21C7/04
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 趙云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對高錳鋼采取稀土變質(zhì)處理改善高錳鋼組織和提高力學性能的工藝，屬于金屬材料變質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高錳鋼作為傳統(tǒng)的耐磨材料，在抵抗強沖擊、大壓力作用下的磨料磨損或鑿削磨損方面，其耐磨性是其他材料所無法比擬的。高錳鋼鑄態(tài)組織為奧氏體、碳化物及少量的珠光體，經(jīng)水韌處理后，碳化物全部或大部分溶解于奧氏體中，得到單相奧氏體或奧氏體加少量碳化物的組織，因此具有良好的塑性和韌性。在較大的沖擊載荷或接觸應(yīng)力作用下，表層迅速產(chǎn)生加工硬化并形成馬氏體及ε相沿晶面滑移，表面硬度急劇升高，而內(nèi)部奧氏體仍保持著良好的韌性。高錳鋼的兩個特點：一是外來沖擊載荷越大，其自身表層耐磨性越高；二是隨著表面硬化層的被磨耗，在外載荷作用下產(chǎn)生的新的加工硬化層連續(xù)不斷的形成。這一特殊性能使其長期廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、建材、鐵路、電力、煤炭等機械裝備中。但是高錳鋼的耐磨性是有條件的，只有在沖擊大、應(yīng)力高、磨料硬的情況下，高錳鋼的高耐磨性才得到體現(xiàn)。由于高錳鋼的屈服強度低、初次使用時易于變形，從而會造成較大的磨損。

近年來，對高錳鋼采取稀土變質(zhì)從而改善組織和性能方面的研究得到了一些開展，但是都是集中在輕稀土的變質(zhì)方面，稀土的加入方法一般都采用喂絲法，喂絲法需要有價格不菲的喂絲設(shè)備，不少生產(chǎn)廠家在綜合考慮性價比之后，傾向于選擇合金元素作為替代品，從而造成稀土變質(zhì)高錳鋼在實際生產(chǎn)中沒有得到很好的推廣。

發(fā)明內(nèi)容

針對高錳鋼稀土變質(zhì)的性價比上不足，本發(fā)明的目的在于提供一種通過釔基重稀土變質(zhì)處理改善高錳鋼組織和提高力學性能的方法，該方法中稀土的加入方法簡單，變質(zhì)處理后高錳鋼的組織得到細化，力學性能得到提高。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：首先熔煉廢鋼、加入錳鐵，待爐料全部熔化后，加入螢石和生石灰進行除渣，再插入純鋁除氧，然后在出爐沖入含有重稀土的鋼包內(nèi)，鎮(zhèn)靜后澆注，最后對鑄件進行水韌處理。

本發(fā)明的具體工藝步驟如下：

A、熔煉：熔煉廢鋼、加入錳鐵，待爐料全部熔化后，加入螢石和生石灰進行除渣，再插入純鋁除氧，插入量為1.2Kg/噸鋼～1.8Kg/噸鋼。

B、稀土變質(zhì)劑的加入：對釔基重稀土進行烘烤，烘烤溫度為150～250℃，烘烤時間為8分鐘～15分鐘，將烘烤過的稀土置于鋼包的底部，稀土尺寸大小為5mm～20mm，稀土加入量為鋼液總重的0.2％～0.4％。

C、澆注：將熔化的鋼液沖入鋼包中，出爐溫度為1410℃～1460℃，對鋼液進行鎮(zhèn)靜，時間為10～15分鐘，然后進行澆注，澆注溫度為1400℃～1450℃。

D、水韌處理：對鑄件進行水韌處理，溫度為1060℃～1100℃，冷卻水的質(zhì)量保證為鑄件質(zhì)量的十倍以上。

所述A步驟的廢鋼選用P含量≤0.035％、S含量≤0.035％。

所述C步驟的鋼包采用所裝的鋼液為6噸左右的大體積鋼包，鎮(zhèn)靜過程中雜質(zhì)的上浮在鋼液表面形成覆蓋層，阻礙熱量的擴散，在鎮(zhèn)靜時間之內(nèi)溫度變化不大，除了對最先澆注的試樣和最后澆注的試樣略有影響外，中間澆注試樣的澆注溫度和出鋼溫度相差不大。

所述D步驟的保溫時間依照鑄件的厚度確定，保溫時間與鑄件壁厚的關(guān)系見圖1。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)該變質(zhì)方法操作工藝簡單，產(chǎn)品性價比高；

(2)變質(zhì)后高錳鋼的鑄態(tài)組織得到顯著細化，性能得到大幅度提高。

附圖說明

圖1保溫時間與鑄件壁厚的關(guān)系圖；

圖2未變質(zhì)高錳鋼鑄態(tài)組織圖；

圖3稀土加入量為0.2％時高錳鋼鑄態(tài)組織；

圖4稀土加入量為0.3％時高錳鋼鑄態(tài)組織。

具體實施方式

實施例1：

(1)、熔煉：熔煉廢鋼、加入錳鐵，待爐料全部熔化后，加入螢石和生石灰進行除渣，再插入純鋁除氧，插入量為1.2Kg/噸鋼。

(2)、稀土變質(zhì)劑的加入

對釔基重稀土進行烘烤，烘烤溫度為250℃，烘烤時間為8分鐘，將烘烤過的稀土置于鋼包的底部，稀土尺寸大小為5mm，稀土加入量為0.2％。

(3)、澆注

將熔化的鋼液沖入鋼包中，出爐溫度為1410℃，對鋼液進行鎮(zhèn)靜，時間為10分鐘，然后進行澆注，澆注溫度為1400℃。

(4)、水韌處理

對鑄件進行水韌處理，溫度為1060℃，保溫90min，冷卻水的質(zhì)量為鑄件質(zhì)量的10倍。

實施例2：