一种Nb-V合金化高锰钢及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种Nb

【技术实现步骤摘要】
一种Nb
‑
V合金化高锰钢及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于合金高锰钢制备
，特别涉及一种Nb
‑
V合金化高锰钢及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高锰钢因其固有的韧性及耐磨性，被用于生活中各个领域，尤其是铁路、矿山等行业，ZGMn13高锰钢在应用方面更具代表性。高锰钢也存在一些问题，比如高锰钢必须在加工硬化后才能表现出良好的耐磨性，因此只会在强冲击载荷下耐磨效果表现较好，在低冲击载荷下加工硬化效果差屈服强度低，表现得并不耐磨。
[0003]随着对高锰钢的使用要求愈发严格，需要提高其使用性能，学者们深入地探究其机理，发现合金化处理能充分提高高锰钢的力学性能。目前合金化处理高锰钢的研究比较盛行，某些合金元素的增加虽然可以显著提高高锰钢的屈服强度，但合金元素的加入会加重偏析，较多的Cr容易导致网状碳化物产生，Cr、Mo等元素也容易导致过热碳化物及未溶碳化物的产生，因此合金元素种类和含量必须进行优化和控制。
[0004]现有技术中，对高锰钢开展过加V合金化处理的研究，具体是在高锰钢成分的基础上加入V、Ti等进行合金化，目的是为了细化晶粒，提高高锰钢屈服强度，从而提高使用寿命；然而，在实际生产中依靠V、Ti细化奥氏体晶粒以提高高锰钢屈服强度的效果并不显著。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种Nb
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V合金化高锰钢及其制备方法和应用，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术的Nb
‑
V合金化高锰钢，晶粒尺寸小且无太多网状碳化物产生，同时产生了新的纳微米组织，具有较好的初始屈服强度；其用于辙叉时，具有较好的耐磨性和较长的使用寿命。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种Nb
‑
V合金化高锰钢，由以下质量百分比的元素组成，
[0008]C：0.75％～1.25％；
[0009]Mn：11.0％～16.0％；
[0010]Si：0.3％～1％；
[0011]Cr：0.2％～1.5％；
[0012]Mo：0.2％～0.8％；
[0013]V：0.15％～0.55％；
[0014]Nb：0.04％～0.25％；
[0015]N：≦0.002％；
[0016]P：≦0.05％；
[0017]S：≦0.03％；
[0018]其余为Fe；
[0019]所述Nb
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V合金化高锰钢析出有纳米至亚微米级Nb(C，N)，V(C，N)强化相。
[0020]本专利技术的进一步改进在于，所述Nb
‑
V合金化高锰钢的初始屈服强度为460～480Mpa。
[0021]本专利技术提供的一种Nb
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V合金化高锰钢在铁路辙叉中的应用。
[0022]本专利技术提供的一种Nb
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V合金化高锰钢的制备方法，包括以下步骤：
[0023]按照本专利技术上述的元素配比进行冶炼、浇铸，获得成型的铸造Nb
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V合金化高锰钢；
[0024]对所述铸造Nb
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V合金化高锰钢进行预热处理，获得预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢；
[0025]对预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢进行水韧处理，得到奥氏体组织的合金化高锰钢；
[0026]对奥氏体组织的合金化高锰钢进行时效处理，获得Nb
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V合金化高锰钢，完成制备。
[0027]本专利技术方法的进一步改进在于，所述对所述铸造Nb
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V合金化高锰钢进行预热处理，获得预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢的步骤具体包括：
[0028]将所述铸造Nb
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V合金化高锰钢置于400℃以下的温度环境下，以第一预设升温速度升至600～650℃进行预热处理并保温，获得预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢。
[0029]本专利技术方法的进一步改进在于，所述以第一预设升温速度升至600～650℃进行预热处理并保温的步骤具体包括：以每小时小于等于60℃的升温速度升至600～650℃进行预热处理并保温1.5～2.5h。
[0030]本专利技术方法的进一步改进在于，所述对预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢进行水韧处理，得到奥氏体组织的合金化高锰钢的步骤具体包括：对预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢以第二预设升温速度升至1030～1100℃并保温；水冷，得到奥氏体组织的合金化高锰钢。
[0031]本专利技术方法的进一步改进在于，所述对预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢以第二预设升温速度升至1030～1100℃并保温的步骤具体包括：对预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢，以每小时小于等于150℃的升温速度升至1030～1100℃并保温1.5～3h。
[0032]本专利技术方法的进一步改进在于，所述水冷，得到奥氏体组织的合金化高锰钢的过程中，保温后的铸造Nb
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V合金化高锰钢入水前的水温≤35℃，入水后的水温≤50℃。
[0033]本专利技术方法的进一步改进在于，所述对奥氏体组织的合金化高锰钢进行时效处理，获得Nb
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V合金化高锰钢的步骤具体包括：将奥氏体组织的合金化高锰钢加热至300～450℃并保温1.5～3.5h，使合金化高锰钢析出纳米至亚微米级Nb(C，N)，V(C，N)强化相，获得Nb
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V合金化高锰钢。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]本专利技术的Nb
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V合金化高锰钢，晶粒尺寸小且无太多网状碳化物产生，同时产生了新的纳微米组织，具有较好的初始屈服强度；其用于辙叉时，具有较好的耐磨性和较长的使用寿命。
[0036]本专利技术提供的Nb
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V合金化高锰钢中，晶粒尺寸在55～65μm比现有辙叉用高锰钢细化1～2级，且网状碳化物产生较少。
[0037]本专利技术提供的Nb
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V合金化高锰钢，经水韧处理和时效处理后可获得奥氏体基体上弥散析出大量纳米至亚微米级Nb(C，N)，V(C，N)的组织，其屈服强度可达460～480Mpa，比普
通高锰钢提高100Mpa以上。
[0038]本专利技术提供的Nb
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V合金化高锰钢用于铁路辙叉时，使用寿命可达八个月，相比普通高锰钢辙叉寿命提高了两个月左右。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Nb
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V合金化高锰钢，其特征在于，由以下质量百分比的元素组成，C：0.75％～1.25％；Mn：11.0％～16.0％；Si：0.3％～1％；Cr：0.2％～1.5％；Mo：0.2％～0.8％；V：0.15％～0.55％；Nb：0.04％～0.25％；N：≦0.002％；P：≦0.05％；S：≦0.03％；其余为Fe；所述Nb
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V合金化高锰钢析出有纳米至亚微米级Nb(C，N)，V(C，N)强化相。2.根据权利要求1所述的一种Nb
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V合金化高锰钢，其特征在于，所述Nb
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V合金化高锰钢的初始屈服强度为460～480Mpa。3.一种权利要求1所述的Nb
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V合金化高锰钢在铁路辙叉中的应用。4.一种Nb
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V合金化高锰钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照权利要求1的元素配比进行冶炼、浇铸，获得成型的铸造Nb
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V合金化高锰钢；对所述铸造Nb
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V合金化高锰钢进行预热处理，获得预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢；对预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢进行水韧处理，得到奥氏体组织的合金化高锰钢；对奥氏体组织的合金化高锰钢进行时效处理，获得Nb
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V合金化高锰钢，完成制备。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述对所述铸造Nb
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V合金化高锰钢进行预热处理，获得预热处理后的铸造Nb
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V合金化高锰钢的步骤具体包括：将所述铸造Nb
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V合金化高锰钢置于400℃以下的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙俊杰，徐彬，柳永宁，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：