[發(fā)明專利]一種提高合金化高錳鋼鑄件性能的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811569019.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN109487047B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山泉;周再峰;李祖來;蔣業(yè)華;葛茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C21D1/18
• 分類號(hào): C21D1/18;C22C38/02;C22C38/58;C22C38/50;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/44
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本發(fā)明公開一種提高合金化高錳鋼鑄件性能的方法，屬于高錳鋼鑄件熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述方法為采用Ti?V?Nb合金化并結(jié)合新的熱處理工藝，使高錳鋼中析出納米級(jí)和微米級(jí)的雙尺度沉淀相；所述熱處理工藝包括分段加熱保溫：將合金化超高錳鑄件加熱至450±20℃，進(jìn)行保溫，然后加熱至650±20℃，進(jìn)行保溫，隨后升溫至850±20℃，進(jìn)行保溫；淬火：將分段加熱保溫處理之后的高錳鋼加熱至1070±10℃，保溫結(jié)束后進(jìn)行水淬；本發(fā)明通過合理的成分設(shè)計(jì)，結(jié)合新的熱處理工藝，來調(diào)控鋼中的微觀組織和雙尺度沉淀相的析出，最終獲得的高錳鋼工件具有較高的屈服強(qiáng)度和表面硬度，同時(shí)保證了足夠的沖擊韌性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高合金化高錳鋼鑄件性能的方法，屬于高錳鋼鑄件熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

半自磨機(jī)是目前廣泛應(yīng)用于采礦行業(yè)的大型研磨設(shè)備。而其中磨機(jī)的襯板在磨礦過程由于受到高沖擊磨損的作用導(dǎo)致其成為了磨損最快的部件。近年來，磨機(jī)襯板材料大多使用ZGMn13Cr2制造，因?yàn)樵谑艿絼×覜_擊時(shí)具有良好的韌性和較強(qiáng)的加工硬化能力。但是，隨著半自磨機(jī)產(chǎn)量的增加，傳統(tǒng)的高錳鋼襯板已無法滿足惡劣工況的要求。顎式破碎機(jī)廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)中礦石與大塊物料的破碎，而在使用過程中顎碎機(jī)的顎板直接與物料接觸，承受巨大的破碎力和高沖擊磨損作用，是顎碎機(jī)中比較容易損壞的配件。因此，破碎板的使用壽命直接關(guān)系到鄂式破碎機(jī)的工作效率和生產(chǎn)成本。目前顎碎機(jī)顎板多采用錳鋼進(jìn)行制造由于其優(yōu)異的加工硬化能力。然而隨著礦山設(shè)備的大型化，對(duì)破碎機(jī)也提出了更高的要求，傳統(tǒng)錳鋼顎板已無法滿足高效率的破碎生產(chǎn)工作。軋臼壁是圓錐破碎機(jī)的重要配件，主要采用高錳鋼材料制造，軋臼壁耐受高沖擊能力的強(qiáng)弱直接決定了圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)效率，因此想要提高圓錐破碎機(jī)的生產(chǎn)效率就必須改進(jìn)高錳鋼軋臼壁的綜合力學(xué)性能。目前中國每年由于磨損失效而損耗的耐磨材料超過300萬噸，針對(duì)高沖擊工況下的錳鋼系耐磨材料具有很大的市場需求。因此為滿足生產(chǎn)需求，高錳鋼系耐磨材料需要更高的屈服強(qiáng)度和表面硬度，同時(shí)為防止開裂需要保證足夠的沖擊韌性。初始硬度和屈服強(qiáng)度不足會(huì)導(dǎo)致高錳鋼材料在使用初期未產(chǎn)生足夠加工硬化之前發(fā)生嚴(yán)重變形，導(dǎo)致耐磨性下降，增加材料損耗。

為了改善超高錳鋼鑄件性能，中國發(fā)明專利CN102230054公開了一種超高錳鋼熱處理工藝，其特征在于，具體步驟包括：采用常溫入爐，升溫速度小于等于100℃/h，加熱至650℃保溫2小時(shí)，然后升至1180℃保溫，保溫結(jié)束后立即水淬40分鐘后出水。該鑄鋼中整體性能較為穩(wěn)定，改善了鑄件的韌性，但鑄件的晶粒尺寸較為粗大，且未進(jìn)行合金化處理，鋼中不含合金元素的碳氮化物，屈服強(qiáng)度和硬度提升有限。中國發(fā)明專利CN103725856公開了一種鑄造合金高錳鋼材料熱處理工藝，其特征在于，具體步驟包括：采用二段固溶水韌處理，其中：使工件從室溫升溫至1050℃，保溫40~45分鐘，繼續(xù)升溫，在1100℃保溫40~45分鐘，然后快速水冷，最終獲得的組織具有較高的耐磨性和心部強(qiáng)韌性。但由于獲得的組織中基本不含合金元素沉淀物，因此其表面硬度和初始屈服強(qiáng)度提升有限，在未產(chǎn)生足夠加工硬化前，硬度和強(qiáng)度有所不足。中國發(fā)明專利CN106282744公開了一種球磨機(jī)高錳鋼襯板的水韌處理工藝，其特征在于，具體步驟包括：將高錳鋼鑄件隨爐一起加熱至1040℃~1110℃下保溫3~4小時(shí)后，快速出爐入水淬火，獲得的高錳鋼組織中基本消除了大尺寸的碳化物，韌性塑性良好，但奧氏體晶粒尺寸粗大，屈服強(qiáng)度和硬度提升不足。

因此，針對(duì)現(xiàn)有高錳鋼熱處理技術(shù)的不足，需要設(shè)計(jì)配套的合金化高錳鋼熱處理工藝，生產(chǎn)綜合性能優(yōu)異的高錳鋼耐磨材料，以滿足大型研磨和破碎設(shè)備日益惡劣的生產(chǎn)工況。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高高錳鋼材料的耐磨性，降低材料損耗，本發(fā)明的目的在于提供一種提高合金化高錳鋼鑄件性能的方法，采用Ti-V-Nb合金化并結(jié)合新的熱處理工藝，使高錳鋼中析出納米級(jí)和微米級(jí)的雙尺度沉淀相；所述熱處理工藝包括以下步驟：