[發明專利]一種摻雜納米晶剛玉硬質點彌散相的高錳鋼的制備方法

有效

• 申請號: 201610022745.7
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105568148B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 許榮輝;李洛利;肖民樂
• 申請（專利權）人: 洛陽三睿寶納米科技有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C38/18;C22C38/14;C22C38/12;C22C33/04
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 狄干強

技術領域

本發明涉及高錳鋼材料技術領域，具體涉及一種摻雜納米晶剛玉硬質點彌散相的高錳鋼的制備方法。

背景技術

高錳鋼由于兼具耐磨性能好、韌度高的特點，因此，在使用中不易斷裂，安全可靠，被廣泛用于制造在沖擊磨料磨損和高硬力碾碎磨料磨損工況下使用的工件。如球磨機襯板、立磨磨輥、錘式破碎機錘頭、圓錐破碎機軋臼壁及破碎壁，還有如挖掘機斗齒、斗壁，鐵道道岔，拖拉機和坦克的履帶板等。

目前，國內外多采用在高錳鋼中添加稀土等元素以增加其鑄件的強度和硬度，達到提高耐磨性的目的，比如CN1924059A便是加入了0.1~5%的稀土錸元素；又例如專利申請CN103451546A中的變質劑亦含有稀土錸元素。以上對高錳鋼的改良方法探索中，雖然對其性能改善起了明顯的積極作用，但是也存在明確的缺點與不足。前者添加稀土增加了對稀土元素的依賴，同時對性能的提高依然還是有限的。

發明內容

本發明的目的是提供一種摻雜納米晶剛玉硬質點彌散相的高錳鋼的制備方法，杜絕對稀土金屬的依賴，保證復合材料體系的均勻穩定。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案為：一種摻雜納米晶剛玉硬質點彌散相的高錳鋼，由以下重量百分比的組分組成：Mn：10.0~17.0%；C：0~1.50%；Si：0.3~1.0%；S：< 0.040%；P：< 0.070%；Cr：l.5~2.5%；Ti：0~2.5%；Mo：0~1.2%；納米晶剛玉：0.50~12.5%；其余為Fe。

其中，納米晶剛玉為顆粒尺寸為20~200nm的α-Al₂O₃。

一種摻雜納米晶剛玉硬質點彌散相的高錳鋼的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將納米晶勃姆石在500~600℃下預燒10~60min，然后以10~50℃/min的降溫速率急冷至室溫，制得納米初品；然后將納米初品置于1100~1600℃下煅燒10min~3h，然后以40~50℃/min的降溫速率急冷至室溫，制得納米晶剛玉，備用；

步驟二、按照所述重量百分比，將Mn、C、Si、S、P、Cr、Ti、Mo和Fe加入到氬氣保護氣氛的熔煉爐內進行熔煉，至全部融化形成熔液后，加入納米晶剛玉，繼續加熱處理1~10h，然后，將溫度為1370~1420℃的熔液加入鑄模中成型，得到鑄錠；

步驟三、將鑄錠置于1050~1100℃下保溫5~8h，然后在200~460℃下保溫1h，并升溫至520℃下保溫1h，再在580~850℃下保溫1h，即得高錳鋼。

進一步地，步驟一所采用的納米晶勃姆石的制備方法為：

a、將氫氧化鉀溶液和Al₂(SO₄)₃·18H₂O溶液進行混合，至混合溶液的Ph為7~10，在常溫下攪拌后，轉入溫度為102~170℃的高壓釜中，反應5~10h后，制得固相產物，將固相產物經過抽濾、淋洗循環1~4次，制得納米晶勃姆石固液混合體，備用；

b、將納米晶勃姆石固液混合體置于拜耳法母液中，于100℃下恒溫水浴加熱1~5h，自然冷卻至室溫后，將析晶產物經過抽濾、淋洗循環1~3次，烘干后球磨，并將研磨后的粉體在去離子水中超聲分散1h，靜止24h，烘干，制得納米晶勃姆石。

進一步地，步驟二的熔煉方法為：將高頻真空熔煉爐抽真空至爐內壓強為0.05Pa，充入氬氣至爐內壓強達到0.05MPa，加入所述配比的Mo、Si、C、S、P以及部分的Fe，在100℃以下烤料15min，然后在1000℃以下熔煉10min，再分別以Ti-Fe、Mn-Fe和Cr-Fe中間合金的形式加入Ti、Mn、Cr和剩余的Fe，然后在1200~1350℃的溫度下熔煉，至原料全部熔融形成熔液。

由于納米材料本身的顆粒細小，比表面積巨大，極易出現團聚現象。常規意義上說的納米材料，是在掃描電鏡下顯示的單個顆粒為1~100nm的粒徑，但是，該納米材料在馬爾文激光粒度儀上卻顯示為幾十微米的粒徑。究其原因，是納米材料極易團聚，團聚后在外觀上顯示已經達到幾十微米的粒徑，這樣使得現有生產中即使加入納米級的顆粒材料，實際上仍然為微米級，難以真正的起到納米顆粒的作用。