一种高强韧轻质耐磨高锰钢铸件的热处理方法技术

本发明专利技术涉及一种高强韧轻质耐磨高锰钢铸件的热处理方法，步骤为：预处理：高锰钢铸件表面涂覆防氧化保护涂层；水韧处理：将高锰钢铸件以预设速度加热升温至水韧温度，保温后水淬；深冷处理：将水韧后的高锰钢铸件降温至深冷处理温度，保温；时效处理：将深冷处理后的高锰钢铸件加热到时效温度保温，保温，随后空冷至室温，且深冷和时效处理间隔不大于1h；喷丸处理：时效处理后的高锰钢铸件表面进行喷丸处理。本发明专利技术利用水韧、深冷和时效处理的组合获得单一的奥氏体组织，获得有效的弥散分布的纳米级碳化物组织，有效提高了高强韧轻质高锰钢的晶粒细化、固溶强化效果。固溶强化效果。固溶强化效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高强韧轻质耐磨高锰钢铸件的热处理方法


[0001]本专利技术涉及轻质高锰钢热处理
，更具体的说涉及一种高强韧轻质耐磨高锰钢铸件的热处理方法。

技术介绍

[0002]高锰钢作为耐磨材料使用已有近百年的历史。随着能源问题的加剧和服役条件的恶化，20世纪60年代人们开发了一种新型的Fe
‑
Mn
‑
Al
‑
C系轻质高锰钢，随后人们在Fe
‑
Mn
‑
Al
‑
C系轻质高锰钢的铸造工艺、锻造工艺、合金化及热处理等方面进行了广泛的研究。Fe
‑
Mn
‑
Al
‑
C系轻质高锰钢的热处理也称为水韧处理，水韧处理是将轻质高锰钢加热到一定温度(一般为800～1100℃)，保温一段时间，水淬至室温，获得单一奥氏体组织。时效处理是将水韧处理后的试样继续在热处理炉中加热到一定温度，保温一定时间。但是轻质高锰钢在经过水韧、时效处理后碳化物粗大、分布不均匀，且不好控制碳化物的析出，最后制得的高锰钢也无法满足现代设备实际生产的使用要求，因此需要在新型轻质高锰钢基础上进行热处理工艺研究。
[0003]经检索，中国专利申请号：201910839718.2，专利技术创造名称为：一种改善Fe
‑
Mn
‑
Al
‑
C系TRIP钢力学性能的热处理方法，该申请案公开了一种改善Fe
‑
Mn
‑
Al
‑
C系TRIP钢力学性能的热处理方法，将炼好后的钢锭加热至1200～1230℃，保温2～2.5h后锻造为钢坯；随后，将坯料在1200～1250℃下保温2～2.5h后进行轧制，开轧温度为1150～1200℃，终轧温度为850～900℃；随后650～750℃淬火，保温1～1.5h，水淬至室温；200～220℃回火并保温1～1.5h，随后空冷至室温。该申请案克服了现有技术中TRIP钢热处理成本较高、工艺复杂的不足，采用淬火+回火工艺，相比于临界热处理、贝氏体等温转变和奥氏体逆转变，该方法操作简单，比常规的热轧TRIP钢的性能更优异，但该申请案在操作便利性上仍具有进一步优化的空间。
[0004]中国专利申请号：CN201811512971.9(一种不易损坏的的汽车检具制备工艺)，该专利技术专利给出了一种高锰钢汽车检具制备工艺，其步骤六采用深冷处理，采用液氮气体法，通过喷嘴将液氮喷向模具。液氮在金属表面作用时间为20～30s。其目的是消除步骤三、四、五对金属表面产生的不均衡应力，改善模具的性能。诸多研究者在这方面进行了大量工作，改进了热处理的相关工艺，获得了较多的热处理经验，但是都面临综合性能较差，初始屈服低或者只有强度高，韧性很低，且热处理工艺流程长，过程工艺复杂(有锻制、轧制、淬火、回火)，生产效率低下的困境。
[0005]综上所述，如何使轻质高锰钢铸件经过一种有效的热处理方法后，调控轻质高锰钢铸件组织中碳化物的分布以及大小，以此获得综合性能较好的高强韧轻质耐磨高锰钢，且可以降低生产成本，提高生产效率是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：
[0007]鉴于以上所述现有技术中由于轻质高锰钢铸件组织中碳化物的分布以及大小，导致轻质高锰钢的综合性能较差的问题，本专利技术的目的在于提供用于耐磨领域的一种高强韧轻质高锰钢铸件的热处理方法，利用水韧、深冷和时效处理的组合获得单一的奥氏体组织，获得有效的弥散分布的纳米级碳化物组织，有效提高了高强韧轻质高锰钢的晶粒细化、固溶强化效果。为了达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0008]一种高强韧轻质耐磨高锰钢铸件的热处理方法，包括以下步骤：
[0009]S1、预处理：高锰钢铸件表面涂覆防氧化保护涂层；
[0010]S2、水韧处理：将高锰钢铸件以预设速度加热升温至水韧温度，水韧温度为1040
‑
1200℃，保温30min～90min后水淬；
[0011]S3、深冷处理：将水韧后的高锰钢铸件降温至深冷处理温度，保温1h～48h；
[0012]S4、时效处理：将深冷处理后的高锰钢铸件加热到时效温度保温，保温时间为30min～240min，随后空冷至室温，且深冷和时效处理间隔不大于1h；
[0013]S5、喷丸处理：时效处理后的高锰钢铸件表面进行喷丸处理。
[0014]优选的，所述氧化保护涂层为Al2O3‑
SiO2‑
Na2O，各组分按质量百分比计为SiO2：65～70％，Al2O3：10～20％，ZrO2：3～5％，B2O3：1～5％，MgO：2～7％，CaO：2～4％，Na2O：4～9％，Other：3～10％。
[0015]优选的，所述氧化保护涂层为采用喷涂法在高强韧轻质耐磨高锰钢表面制备高温防氧化涂层。
[0016]优选的，S2中预设速度不低于100℃/h。
[0017]优选的，S2中工件水韧温度为1050℃，保温时间1h。
[0018]优选的，S3中深冷处理温度为
‑
130℃～
‑
196℃。
[0019]优选的，S3中工件深冷温度在
‑
196℃，保温时间12h，水淬至室温，水温不高于20℃。
[0020]优选的，S4中时效温度为450
‑
650℃。
[0021]优选的，S4中工件时效温度550℃，保温时间为1h，随后空冷至室温。
[0022]优选的，所述喷丸处理采用气动式喷丸机对试样表面进行喷丸处理；喷丸的主要参数为：空气压力0.18～0.5MPa，弹丸材质为铸钢30，弹丸直径0.2mm，喷射时间2～60min，喷射角85
°
。
[0023]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0024](1)本专利技术可以得到Fe
‑
Mn
‑
Al
‑
C轻质高锰钢密度范围为6.6g/cm3～7.0g/cm3，比传统钢降低10％～15％。可以获得抗拉强度在700～850MPa，伸长率在45～55％的高强韧轻质耐磨高锰钢，比常规热处理工艺处理的试样性能更优，有望成为获得高强韧轻质耐磨高锰钢的有效工艺。
[0025](2)本专利技术的一种高强韧的高强韧轻质耐磨高锰钢铸件的热处理方法，处理后的钢体内碳化物的含量明显增加，分布明显均匀化。纳米碳化物的均匀分布能显著提高Fe
‑
Mn
‑
Al
‑
C系轻质高锰钢的综合性能，从而延长材料使用寿命，具有很好的应用前景。
[0026](3)本专利技术的一种高强韧的高强韧轻质耐磨高锰钢的热处理方法，相比于Fe
‑
Mn
‑
Al
‑
C钢的常规热处理方式，处理后的钢体强塑积在33Gpa％～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强韧轻质耐磨高锰钢铸件的热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、预处理：高锰钢铸件表面涂覆防氧化保护涂层；S2、水韧处理：将高锰钢铸件以预设速度加热升温至水韧温度，水韧温度为1040
‑
1200℃，保温30min～90min后水淬；S3、深冷处理：将水韧后的高锰钢铸件降温至深冷处理温度，保温1h～48h；S4、时效处理：将深冷处理后的高锰钢铸件加热到时效温度保温，保温时间为30min～240min，随后空冷至室温，且深冷和时效处理间隔不大于1h；S5、喷丸处理：时效处理后的高锰钢铸件表面进行喷丸处理。2.根据权利要求1所述的一种高强韧轻质耐磨高锰钢铸件的热处理方法，其特征在于：所述氧化保护涂层为Al2O3‑
SiO2‑
Na2O，各组分按质量百分比计为SiO2：65～70％，Al2O3：10～20％，ZrO2：3～5％，B2O3：1～5％，MgO：2～7％，CaO：2～4％，Na2O：4～9％，Other：3～10％。3.根据权利要求1所述的一种高强韧轻质耐磨高锰钢铸件的热处理方法，其特征在于：所述氧化保护涂层为采用喷涂法在高强韧轻质耐磨高锰钢表面制备高温防氧化涂层。4.根据权利要求1所述的一种高强韧轻质耐磨高锰钢铸件的热处理方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大赵，王晋杰，白邵斌，陆海涛，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：