一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝，所述奧氏體高猛鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成：C?1.05-1.15，Mn?11.0-12.0，Ni?1.50-2.50，Mo?2.0-2.4，Ce?0.05-0.10，B?0.003-0.005，Si?0.6-0.7，S＜0.01，P＜0.01，其余為Fe；所述鍛造工藝包括如下步驟：1）鍛造前將鋼錠加熱到1120-1140℃，保溫2-3小時(shí)，然后空冷到室溫；2）再將鋼錠加熱到780-820℃，保溫3-4小時(shí)，爐冷；3）鍛造加熱速度<180℃/h，加熱溫度為1220-1240℃，鍛造溫度區(qū)間980-1160℃；利用鍛后余熱直接進(jìn)行固溶處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍛造領(lǐng)域，特別涉及一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)典的奧氏體高錳鋼含1.1% C，13% Mn，由Steve Hadfield于1882年前推出。由于奧氏體高錳鋼具有高韌性的同時(shí)具有優(yōu)異的加工硬化能力，使它在受沖擊磨損工作條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性能，因此，它被廣泛的應(yīng)用于制作冶金、礦山、建材、煤炭、鐵路、軍工和機(jī)械等行業(yè)使用的耐磨件。一百多年來(lái)，人們?yōu)榱诉M(jìn)一步提高它的耐磨性能，對(duì)該鋼進(jìn)行了大量的理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐，從而派生出大量的再合金化奧氏體錳鋼。1998年俄羅斯學(xué)者沃洛寧柯比較全面的總結(jié)了作為耐磨材料的奧氏體錳鋼的研究成果，他把再合金化奧氏體猛鋼分為三元系、無(wú)Cr四元系、含Cr四元系、無(wú)Cr五元系、含Cr五元系、無(wú)Cr六元系、含Cr六元系、無(wú)Cr七元素、含Cr七元素以及更復(fù)雜的合金系等10個(gè)系列，共列舉了近70種成分奧氏體錳鋼研究成果，其中所涉及的再合金化元素有Cr、V、T1、Nb、N1、N、Al、S1、B、Zr、Mo、Cu和稀土等，可以說(shuō)一百多年來(lái)研究人員幾乎使用了所有的常用的合金化元素對(duì)其進(jìn)行再合金化處理。
[0003]耐磨奧氏體錳鋼鍛造工藝性能十分差、機(jī)械加工困難是眾所周知的事實(shí)，因此，一直以來(lái)耐磨奧氏體錳鋼件都是鑄造狀態(tài)使用，無(wú)法獲得鍛態(tài)高錳鋼耐磨件，這不利于高錳鋼耐磨性能的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，在一定程度上限制了高錳鋼的使用。這一方面人們?cè)?jīng)做了大量的研究工作和生產(chǎn)實(shí)踐。有文獻(xiàn)報(bào)道最早是Grigorkin等對(duì)錳含量高于傳統(tǒng)高錳鋼和碳含量低于傳統(tǒng)高錳鋼的不同成分系列奧氏體錳鋼進(jìn)行鍛造試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)碳含量較低的奧氏體錳鋼具有較好的可鍛性能。我國(guó)的工程技術(shù)人員也成功的在實(shí)際生產(chǎn)中獲得鍛造高錳鋼，但其碳含量比傳統(tǒng)的高錳鋼低，同時(shí)鍛造工藝十分復(fù)雜，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)難度較大。然而，對(duì)于傳統(tǒng)高錳鋼來(lái)講，碳含量降低會(huì)大大降低它的加工硬化能力和抗磨損使用性能。因此，為保證鍛造高錳鋼具 有更加滿意的耐磨使用性能，應(yīng)當(dāng)鍛造制備碳和錳含量與傳統(tǒng)高猛鋼成分相當(dāng)?shù)膴W氏體高猛鋼。1981年波蘭的Stanislaw Krol對(duì)傳統(tǒng)耐磨奧氏體猛鋼小試件進(jìn)行熱加工，得到力學(xué)性能十分優(yōu)異的鍛態(tài)高錳鋼(抗拉強(qiáng)度提高20%、屈服強(qiáng)度提高100%、沖擊韌度提高15% )。另外，其他學(xué)者也在這方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究工作，并且發(fā)現(xiàn)高錳鋼經(jīng)過(guò)熱軋后，沿軋制方向碳化物奧氏體沿晶界大量析出，造成宏觀條狀組織，晶粒細(xì)化也不明顯。可以說(shuō)，這些試驗(yàn)都是停留在實(shí)驗(yàn)室的小試樣，在實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)高錳鋼的鍛造是十分困難的，因此，鍛造高錳鋼在實(shí)際生產(chǎn)中一直沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝，所述奧氏體高猛鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成:C 1.05-1.15, Mn 11.0-12.0，Ni 1.50-2.50, Mo 2.0-2.4，Ce0.05-0.10，B
0.003-0.005，Si 0.6-0.7，S〈0.01，Ρ〈0.01，其余為Fe ;所述鍛造工藝包括如下步驟:
[0007]I)鍛造前將鋼錠加熱到1120-1140°C，保溫2-3小時(shí)，然后空冷到室溫；
[0008]2)再將鋼錠加熱到780-820°C，保溫3-4小時(shí)，爐冷；
[0009]3)鍛造加熱速度180-240 °C /h,加熱溫度為1220-1240 °C，鍛造溫度區(qū)間980-1160°C ;利用鍛后余熱直接進(jìn)行固溶處理。
[0010]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0011]1)對(duì)經(jīng)典的奧氏體耐磨鋼進(jìn)行了合金化調(diào)整成分處理，添加了 N1、Mo、Ce和B作為合金元素，這幾個(gè)合金元素與Mn、C、Si等元素協(xié)同作用，改善高錳鋼的高溫韌性。
[0012]2)改進(jìn)了鍛造工藝，在鍛造前進(jìn)行兩次加熱處理，第一次為固溶處理，第二次為退火處理，進(jìn)一步改善其高溫韌性，同時(shí)改善鍛造加熱升溫速率和鍛造溫度區(qū)間，提高終鍛溫度至980°C，從而成功地獲得了奧氏體高錳鋼鍛件，解決了人們長(zhǎng)期以來(lái)耐磨奧氏體錳鋼件都是鑄態(tài)使用的歷史。
[0013]3 )本發(fā)明獲得的鍛造奧氏體高錳鋼的常規(guī)力學(xué)性能:O b 1050-1 1OOMPa,σ s680-720MPa, aKU≥270J/cm2,耐沖擊磨損性能比傳統(tǒng)ZGMnl3鋼提高1.2倍以上，耐滾動(dòng)接觸疲勞性能比傳統(tǒng)ZGMnl3鋼提高65%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例一
[0015]一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝，所述奧氏體高猛鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成:C 1.05, Mn 12.0, Ni 1.50, Mo 2.4，Ce 0.05, B 0.005，Si 0.6，S〈0.01，Ρ〈0.01，其余為
Fe ;所述鍛造工藝包括如下步驟:
[0016]I)鍛造前將鋼錠加熱到1120°C，保溫3小時(shí)，然后空冷到室溫；
[0017]2)再將鋼錠加熱到780°C，保溫4小時(shí)，爐冷；
[0018]3)鍛造加熱速度180°C /h，加熱溫度為1240°C，鍛造溫度區(qū)間980-1160°C ;利用鍛后余熱直接進(jìn)行固溶處理。
[0019]實(shí)施例二
[0020]一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝，所述奧氏體高猛鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成:C 1.15, Mn 11.0, Ni 2.50, Mo 2.0, Ce 0.10, B 0.003，Si 0.7，S〈0.01，Ρ〈0.01，其余為
Fe ;所述鍛造工藝包括如下步驟:
[0021]I)鍛造前將鋼錠加熱到1140°C，保溫2小時(shí)，然后空冷到室溫；
[0022]2)再將鋼錠加熱到820°C，保溫3小時(shí)，爐冷；
[0023]3)鍛造加熱速度240°C /h，加熱溫度為1220°C，鍛造溫度區(qū)間980-1160°C ;利用鍛后余熱直接進(jìn)行固溶處理。
[0024]實(shí)施例三
[0025]一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝，所述奧氏體高猛鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成:C 1.10，Mn 11.50，Ni 2.0, Mo 2.2，Ce 0.08，B 0.004，Si 0.65，S〈0.01，Ρ〈0.01，其余
為Fe ;所述鍛造工藝包括如下步驟:
[0026]I)鍛造前將鋼錠加熱到1130°C，保溫2.5小時(shí)，然后空冷到室溫；[0027]2)再將鋼錠加熱到800°C，保溫3.5小時(shí)，爐冷；
[0028]3)鍛造加熱速度210°C /h，加熱溫度為1230°C，鍛造溫度區(qū)間980-1160°C ;利用
鍛后余熱直接進(jìn)行固溶處理。
[0029] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、 具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝，其特征在于，所述奧氏體高猛鋼以重量百分比計(jì)由下列組份組成:c 1.05-1.15，Mn 11.0-12.0, Ni 1.50-2.50，Μο2.0-2.4，Ce 0.05-0.10，B0.003-0.005，Si 0.6-0.7，S〈0.01，Ρ〈0.01，其余為Fe ;所述鍛造工藝包括如下步驟: 1)鍛造前將鋼錠加熱到1120-1140°c，保溫2-3小時(shí)，然后空冷到室溫； 2)再將鋼錠加熱到780-820°C，保溫3-4小時(shí)，爐冷；3)鍛造加熱速度<180°C/h，加熱溫度為1220-1240°C，鍛造溫度區(qū)間980-1160°C ;利用鍛后余熱直接 進(jìn)行固溶處理。
【文檔編號(hào)】C21D8/00GK103667889SQ201210336812
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月12日
【發(fā)明者】吳浩 申請(qǐng)人:中航卓越鍛造（無(wú)錫）有限公司