一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用，属于耐磨钢技术领域。微米碳化物增强低密度耐磨钢的化学成分质量百分比为：C：1.2

【技术实现步骤摘要】
一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及耐磨钢
，具体而言，涉及一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]耐磨钢被广泛应用于矿山、机械、水泥、电力、建筑、交通等基础工业，是粉磨、破碎等作业设备耐磨构件的主要用材。
[0003]轻量化是减少机械运行能耗的有效途径之一，专利CN 105154764公开了一种破碎机用轻质高锰钢衬板及其制备方法和应用，衬板化学成分质量百分比为：1.0％
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1.5％C，0.3％
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0.5％Si，18％
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26％Mn，6％
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8％Al，0.002％
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0.005％B，0.01％
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0.03％RE(La和Ce混合稀土)，P<0.01％，S<0.03％，余量为Fe及不可避免杂质。该衬板密度在6.6
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7.1g/cm3之间，比现有高锰钢衬板密度降低了9％
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15％，制备方法包括熔炼、浇注、水韧
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回火热处理、喷丸，最终得到的组织为单一奥氏体加少量细小碳化物。专利CN 107675073公开了一种新型轻质高锰钢耐磨材料，该材料的化学成分为：0.90％
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1.30％C，0.40％
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0.90％Si，12％
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20％Mn，1.0％
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5.0％Al，1.0％
‑<br/>2.5％Cr，0.1％
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0.5％的La+Ce+Pr+Nd混合稀土，P&lt;0.04％，S&lt;0.04％，余量为Fe。该材料的组织为单一奥氏体组织，密度在7.10
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7.65g/cm3之间。专利CN103643110公开了一种球磨机用轻质高锰钢衬板及其制备方法和应用，其原料包括：0.8
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1.0％C，0.4
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0.6％Si，20％
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30％Mn，5
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10％Al，0
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0.005％P，0
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0.003％S，余量为Fe及不可避免杂质，其密度在6.6
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7.1％，耐磨性可比普通高锰钢提高35％以上。可见当前已有部分专利关注了轻量化耐磨钢的设计与制备，然而由于受到硬度
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韧性难以协同调控的限制，耐磨钢的轻量化效果难以更进一步突破。
[0004]专利CN 107937834公开了一种高锰钢，其包括：0.5
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1.2％C，0.1
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2.3％Si，15
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30％Mn，7.0
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13.0％Al，0.01
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3.0％Ni，0.01
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0.5％Cr，0.01
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0.4％Mo，0.01
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0.5％V，0.005
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0.3％Nb，0.005
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0.3％Ti，以及其余为Fe和其它不可避免的杂质。该材料的组织主要为β
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Mn相、奥氏体和铁素体，涉及到的制备方法包括热轧、冷轧等过程。专利CN 107460291公开了一种轻质高锰钢锤式破碎机锤头表面爆炸硬化方法，锤头的化学组成及各组成成分的重量百分含量为：1.20
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1.30％C，0.35
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0.40％Si，25.0
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25.5％Mn，6.5
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7.0％Al，0.002
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0.003％B，0.35
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0.40％RE，P&lt;0.03％，S&lt;0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。爆炸处理后轻质高锰钢锤头耐磨性能优异，表面硬度≥400HB。上述专利虽然在轻量化效率上有一定的突破，但是材料的制备流程较长，涉及到真空熔炼、轧制、爆炸预处理等，未能达到节能效果，且成本较高。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种微米碳化物增强低密度耐磨钢，其化学成分的质量百分比为：C：1.2
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1.8％，Mn：18.0
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20.5％，Cr：1.5
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2.5％，Al：12.0
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16.0％，Si：0.3
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0.8％，Zr：0.01
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0.06％，B：0.006
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0.01％，N：0.003
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0.01％，稀土：0.01
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0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。
[0009]第二方面，本专利技术还提供一种上述微米碳化物增强低密度耐磨钢的制备方法，其包括：原料经熔炼，脱氧及稀有元素协同变质工艺铸造，以及短流程热处理工艺获得。
[0010]第三方面，本专利技术还提供一种上述微米碳化物增强低密度耐磨钢在低应力冲击工况下耐磨件方面的应用。
[0011]本专利技术具有以下有益效果：
[0012]本专利技术提供一种微米碳化物增强低密度耐磨钢及其制备方法和应用，微米碳化物增强低密度耐磨钢的化学成分的质量百分比为：C：1.2
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1.8％，Mn：18.0
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20.5％，Cr：1.5
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2.5％，Al：12.0
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16.0％，Si：0.3
‑
0.8％，Zr：0.01
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0.06％，B：0.006
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0.01％，N：0.003
‑
0.01％，稀土：0.01
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0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。在化学成分上，通过加入足量的Al以获得密度较低的钢，降低贵金属元素的添加量，控制耐磨钢成本；通过Zr、B和稀土Y的协同添加，达到对钢进一步脱氧及变质的作用，从而保障Al的高收得率并改善高Al添加量带来的钢韧性显著恶化。所提供的微米碳化物增强低密度耐磨钢的组织内包含高体积分数的微米碳化物增强相，使耐磨钢具有优良的抗磨料磨损性能。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0014]图1为本专利技术实施例1的微米碳化物增强低密度耐磨钢的金相组织图。
具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微米碳化物增强低密度耐磨钢，其特征在于，其化学成分的质量百分比为：C：1.2
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1.8％，Mn：18.0
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20.5％，Cr：1.5
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2.5％，Al：12.0
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16.0％，Si：0.3
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0.8％，Zr：0.01
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0.06％，B：0.006
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0.01％，N：0.003
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0.01％，稀土：0.01
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0.03％，S≤0.04％,P≤0.04％，其余为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的微米碳化物增强低密度耐磨钢，其特征在于，所述微米碳化物增强低密度耐磨钢中包含体积分数＞40％的硬质微米碳化物。3.根据权利要求1所述的微米碳化物增强低密度耐磨钢，其特征在于，所述稀土元素主要为Y。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的微米碳化物增强低密度耐磨钢，其特征在于，所述微米碳化物增强低密度耐磨钢的组织为单一奥氏体组织，密度在6.2
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6.5g/cm3之间，维氏硬度≥450HV，室温冲击吸收功≥25J。5.一种根据权利要求1
‑
4中任一项所述的微米碳化物增强低密度耐磨钢的制备方法，其特征在于，其包括：原料经熔炼，脱氧及稀有元素协同变质工艺铸造，以及短流程热处理工艺获得。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将钢源、铬源、锰源、硅源、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志斌，龙骏，杨虹，郑开宏，王娟，王海艳，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：