一種含鋁錳鋼的製作方法

2023-05-06 21:23:31

本發明屬於冶金領域，具體涉及一種含鋁高錳鋼。

背景技術：

耐磨錳鋼是目前鋼鐵耐磨材料中應用最廣泛的材料之一，用來生產各類耐磨鑄件，屬於易損件，廣泛用於冶金礦山、電力、建材、化工和機械工業，直接影響設備壽命和生產效率而被各行業所關注。迄今，國內外衝擊載荷磨料磨損工況，如圓錐式破碎機軋臼壁和破碎壁、旋迴式破碎機襯板、大中型顎式破碎機顎板、大型錘式破碎機錘頭以及大中型溼式礦山球磨機襯板等方面選用的耐磨錳鋼仍以Mn13和Mn17（Mn18）系列為主。

Mn13系列錳鋼用於厚大斷面鑄件時，水韌處理後內部易出現碳化物而降低韌性，在低溫工況時也可能會發生脆斷。Mn17（Mn18）系列錳鋼解決了上述Mn13系列錳鋼的缺點，但在大衝擊載荷磨料磨損工況下Mn17（Mn18）系列錳鋼的耐磨性還有待深入研究和應用實踐驗證。

技術實現要素：

1、本發明創造所要解決的技術問題：

本發明所解決的是提供一種含鋁的錳鋼，克服現有錳鋼用於厚大斷面鑄件水韌處理後內部易出現碳化物而降低韌性及在低溫工況時可能發生脆斷的問題，以及解決在大衝擊載荷磨料磨損工況下的耐磨性差的問題。本發明的含鋁錳鋼還適用於非強烈衝擊且要求耐磨性高的工況，或薄壁件和軟物料低應力磨損工況。

2、解決其技術問題採用的技術方案

一種含鋁錳鋼，含鋁的錳鋼化學成分為：C：1.30%～1.40%，Mn：15.5%～17.5%，Si：0.40%～0.80%，Cr≤0.30%，Ni≤1.00%，Mo≤0.50%，S≤0.03%，P≤0.05%，Al：1.80%～2.20%，餘量為Fe。

所述的一種含鋁的錳鋼，C：1.30%～1.40%，Mn：15.5%～17.5%，Si：0.40%～0.80%，Cr≤0.30%，Ni≤1.00%，Mo≤0.50%，S≤0.03%，P≤0.05%，Al：2.16%，餘量為Fe。

所述的一種含鋁的錳鋼，所述含鋁的錳鋼錳碳比=12～12.5︰10。

3、與現有技術相比具有的有益效果：

Al可以提高高錳鋼中的層錯能，抑制γfcc向εhcp的相變，有利於形變孿晶的形成，從而提高其強度和塑性。Al的加入使高錳鋼鑄態組織中的奧氏體晶界上的網狀碳化物逐漸減少，當加入量達到2.16%時，網狀碳化物基本消除；可提高奧氏體基體加工硬化能力，從而提高高錳鋼加工硬化能力以及衝擊韌性。

具體實施方式：

實施例1：一種含鋁錳鋼，含鋁的錳鋼化學成分為：碳（C）：1.30%，錳（Mn）：15.5%，矽（Si）：0.40%，鉻（Cr）：0.30%，鎳（Ni）：1.00%，鉬（Mo）：0.50%，硫（S）：0.03%，磷（P）：0.05%，鋁（Al）：1.80%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為558MPa，抗拉強度為872MPa，斷後生長率為42.6%，衝擊吸收功為222J。

實施例2：一種含鋁錳鋼，含鋁的錳鋼化學成分為：碳（C）：1.40%，錳（Mn）：17.5%，矽（Si）：0.80%，鉻（Cr）：0.30%，鎳（Ni）：1.00%，鉬（Mo）：0.50%，硫（S）：0.03%，磷（P）：0.05%，鋁（Al）：1.80%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為569MPa，抗拉強度為876MPa，斷後生長率為41.6%，衝擊吸收功為218.4J。

實施例3：一種含鋁錳鋼，含鋁的錳鋼化學成分為：碳（C）：1.35%，錳（Mn）：16%，矽（Si）：0.60%，鉻（Cr）：0.30%，鎳（Ni）：1.00%，鉬（Mo）：0.50%，硫（S）：0.03%，磷（P）：0.05%，鋁（Al）：2.00%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為568MPa，抗拉強度為881MPa，斷後生長率為42.4%，衝擊吸收功為221J。

實施例4：一種含鋁錳鋼，含鋁的錳鋼化學成分為：碳（C）：1.35%，錳（Mn）：16%，矽（Si）：0.60%，鉻（Cr）：0.30%，鎳（Ni）：1.00%，鉬（Mo）：0.50%，硫（S）：0.03%，磷（P）：0.05%，鋁（Al）：2.14%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為579MPa，抗拉強度為881MPa，斷後生長率為40.8%，衝擊吸收功為219.6J。

實施例5：一種含鋁錳鋼，含鋁的錳鋼化學成分為：碳（C）：1.35%，錳（Mn）：16%，矽（Si）：0.60%，鉻（Cr）：0.30%，鎳（Ni）：1.00%，鉬（Mo）：0.50%，硫（S）：0.03%，磷（P）：0.05%，鋁（Al）：2.16%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為561MPa，抗拉強度為875MPa，斷後生長率為41.0%，衝擊吸收功為220.2J。

實施例6：一種含鋁錳鋼，含鋁的錳鋼化學成分為：碳（C）：1.35%，錳（Mn）：16%，矽（Si）：0.60%，鉻（Cr）：0.30%，鎳（Ni）：1.00%，鉬（Mo）：0.50%，硫（S）：0.03%，磷（P）：0.05%，鋁（Al）：2.20%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為562MPa，抗拉強度為878MPa，斷後生長率為41.4%，衝擊吸收功為221.8J。

實施例7：一種含鋁錳鋼，含鋁的錳鋼化學成分為：碳（C）：1.35%，錳（Mn）：16%，矽（Si）：0.60%，鉻（Cr）：0.30%，鎳（Ni）：1.00%，鉬（Mo）：0.50%，硫（S）：0.03%，磷（P）：0.05%，鋁（Al）：2.00%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為564MPa，抗拉強度為879MPa，斷後生長率為42.6%，衝擊吸收功為224.2J。

實施例8：一種含鋁錳鋼，含鋁的錳鋼化學成分為：碳（C）：1.35%，錳（Mn）：17%，矽（Si）：0.70%，鉻（Cr）：0.30%，鎳（Ni）：1.00%，鉬（Mo）：0.50%，硫（S）：0.03%，磷（P）：0.05%，鋁（Al）：2.00%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為568MPa，抗拉強度為882MPa，斷後生長率為43%，衝擊吸收功為223J。

實施例9：一種含鋁錳鋼，含鋁的錳鋼化學成分為：碳（C）：1.38%，錳（Mn）：17%，矽（Si）：0.70%，鉻（Cr）：0.25%，鎳（Ni）：0.70%，鉬（Mo）：0.32%，硫（S）：0.028%，磷（P）：0.042%，鋁（Al）：2.16%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為560MPa，抗拉強度為880MPa，斷後生長率為42%，衝擊吸收功為220J，硬度可達190。

對比鋼1為ZG120Mn13Cr2，化學成分為碳（C）：1.35%，錳（Mn）：13.5%，矽（Si）：0.65%，鉻（Cr）：2.2%，鎳（Ni）：0%，鉬（Mo）：0%，硫（S）：0.032%，磷（P）：0.048%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為415MPa，抗拉強度為775 MPa，斷後生長率為24%，衝擊吸收功為105J，硬度可達HBW145。

對比鋼2為ZG120Mn17Cr2，化學成分為碳（C）：1.35%，錳（Mn）：17.5%，矽（Si）：0.65%，鉻（Cr）：2.2%，鎳（Ni）：0%，鉬（Mo）：0%，硫（S）：0.035%，磷（P）：0.046%，餘量為鐵（Fe）。下屈服強度為460MPa，抗拉強度為785 MPa，斷後生長率為36%，衝擊吸收功為160J，硬度可達HBW170。

以上實施例與對比鋼力學性能進行了對比，均有顯著地提升。