[發明專利]用于圓錐破碎機襯套上的高錳鋼復合材料

有效

• 申請號: 201210412860.7
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102912246A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 李志華;宋均平;程伊金;夏劍雄;劉博華
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司;湖北中金鑫材料科技有限公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;B02C2/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西

技術領域

本發明涉及耐磨金屬材料領域，具體涉及一種用于圓錐破碎機襯套上的高錳鋼復合材料。

背景技術

耐磨金屬材料被廣泛地應用于工業生產的各個領域，而隨著科學技術和現代工業的高速發展，由于金屬磨損而引起的能源和金屬材料消耗增加等所造成的經濟損失相當驚人。近年來，對金屬磨損和耐磨材料的研究，越來越引起國內外人們的廣泛重視。

耐磨錳鋼是應用最廣的耐磨材料，其中高錳鋼是英國人Hadfield于1882年發明的，其鑄態組織是奧氏體+馬氏體+碳化物，水韌處理后為單一奧氏體組織。高錳鋼的主要特征是屈服強度低，高錳鋼工件使用中易變形，沖擊值達1960～2940kJ/m²，顯示出極高的韌性，在強烈沖擊工況下可產生加工硬化，從而具有良好的耐磨性。

研究和實踐表明，添加一種以上的合金元素比添加單一的合金元素，在改善性能上起的作用更大。為使厚大鑄件中心部位也為全奧氏體組織，提高加工硬化能力，發展了超高錳鋼(Mn15、Mn17、Mn20、Mn25)。挪威的Staranger?Stool公司開發了一種名為STROMHARD的超高錳鋼，其錳含量為15%~23%，同普通高錳鋼相比，其初始硬度提高了80~150HB，加工硬化性能明顯增強,?有相當好的耐磨性。

近年來，人們已開始著手對具有穩定奧氏體組織的超高錳鋼進行研究，主要是想在普通高錳鋼標準成分的基礎上通過提高碳、錳含量來達到改善錳鋼組織，提高耐磨性的目的。

研究人員通過對Fe-C-Mn合金奧氏體的價電子結構進行分析發現，在含C、Mn原子的一個奧氏體晶胞內，C-Mn之間的結合力大于C-Fe之間的結合力。這樣，錳原子可通過對碳原子運動的拖曳提高碳的固溶度，而且利用錳不易和碳原子生成碳化物，來降低碳原子的擴散能力，抑制碳化物的析出。因此，同時提高碳、錳含量，不但可以提高錳鋼的加工硬化能力，而且可保持高韌性的奧氏體組織，使其在使用時具有良好的耐磨性。

當前，變質處理技術在開發新的超高錳鋼鋼種的試驗中，已經取得了很大進展?？蒲腥藛T在對超高錳鋼變質處理前后的組織進行研究發現，在未變質處理的組織中，晶粒較粗大，晶界共晶碳化物的網狀特征非常明顯；在變質處理的組織中，晶粒明顯細化，晶界碳化物的網狀特征得到明顯改善。這些成果的研發為改善超高錳鋼組織并提高其耐磨性提供了新的途徑。

圓錐破碎機是利用破碎腔內的空間變化來達到破碎礦石的目的。襯套在沖擊負荷下承受擠壓應力，礦石尖角部分壓入襯套表面，而且礦石的硬度越高，壓入越深。當動錐旋轉時，又產生巨大的剪切應力，造成襯套表面出現大量的鑿坑，犁皺及溝槽，這是襯套失效的主要形式之一。更有甚者的是，由于我國大部分礦山在圓錐破碎機使用過程中，都避免不了物料帶有夾雜物，例如殘留的鏟齒，螺釘螺母等，此時襯套被反復擠壓會出現龜裂，嚴重時出現孔洞。襯套表面出現鑿坑，犁皺，溝槽等必然使襯套局部產生大量的塑性變形，由于擠壓應力、剪切應力反復周期地作用在襯套表面，致使其局部的塑性變形也是多次反復的，因此必然導致材料的疲勞，脆性化，并出現裂紋，裂紋經過不斷擴大，相互交割，最后導致大塊剝落，由于襯套局部多次塑性變形，接觸疲勞引起的破壞也是襯套失效的主要形式。

目前，圓錐破碎機是礦山生產過程中必不可少的主要設備。針對其襯套的服役條件，失效形式作了大量分析，可知襯套對材料的要求相當苛刻，它要求材料有較高的強度，以保證襯套表面具有抵抗礦石壓入及切入的能力；但同時它又要求材料具有足夠的韌性，以保證襯套能夠吸收部分沖擊力；它還要求材料具有良好的塑性，通過變形來松弛部分的應力，因此，迫切需要發明一種新材料滿足圓錐破碎機的需求。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的缺陷，提供了一種用于圓錐破碎機襯套上的高錳鋼復合材料，通過目前國內外大量使用的襯套材料Mn18Cr2鋼進行孕育處理的材料，在強化奧氏體基體的同時得到彌散分布的第二相硬質點，從而提高材料的加工硬化能力及抗疲勞破壞的能力，增加材料的耐磨性和襯套的使用壽命。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種用于圓錐破碎機襯套上的高錳鋼復合材料，所述高錳鋼復合材料的化學成分按重量百分比包括：C：1~1.6%，Si：0.3~1%，Mn：17~19%，P：≤0.05%，S：≤0.05%，Cr：1.8~2.2%，?Ti：0.05~0.5%，Na：0.1-1.0%，K：0.1~1.0%，其余為Fe。