一种颗粒增强型奥氏体钢及其钢板制造工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种颗粒增强型奥氏体钢，其中：由以下重量百分比物质组成：C：0.3~0.9；Si:0.45~0.55；Mn：8.0~9.5；Ni：1.5~2.5；Ti：0.3~0.4；V：0.05~0.07；Al：0.1~0.15；余量为Fe和不可避免的杂质，本发明专利技术制作的耐磨钢可适合恶劣工况，同时能具有高耐磨性，同时增强颗粒的硬度大，具有较高的弹性模量和热力学稳定性，耐磨性能极高，并且本产品为奥氏体基体钢，力学性能优良，冲击功50J以上，延伸率可达12%以上，焊接性能和及加工性能较好，能满足中部槽制造的要求，提高中部槽的整体使用寿命，节约能源，采用该奥氏体钢制作刮板运输机，对煤炭生产的节能节材、循环经济和可持续发展具有重要的战略意义和经济效益，本发明专利技术还公开了采用该颗粒增强型奥氏体钢的钢板制造工艺。

Particle reinforced austenitic steel and steel plate manufacturing process thereof

The invention discloses a particle reinforced type austenitic steel, which comprises the following weight percentage: C:0.3~0.9; Si:0.45~0.55; substance Mn:8.0~9.5; Ni:1.5~2.5; Ti:0.3~0.4; V:0.05~0.07; Al:0.1~0.15; balance of Fe and unavoidable impurities, the invention of wear resistant steel is suitable for harsh working conditions, but also has high wear resistance, and enhance grain hardness, elastic modulus and thermal stability is high, high wear resistance, and the product is austenitic steel, excellent mechanical properties, impact power above 50J, the elongation can reach more than 12%, and the welding performance and good processing performance, can meet the requirements of the central groove manufacturing, improve the overall service life of middle trough to save energy, making the scraper conveyor for austenitic steel, energy saving of coal production, The circular economy and the sustainable development have important strategic significance and economic benefits, and the invention also discloses the steel plate manufacturing process using the grain reinforced austenitic steel.

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒增强型奥氏体钢及其钢板制造工艺
本专利技术涉及一种合金钢，特别涉及一种颗粒增强型奥氏体钢。
技术介绍
耐磨钢板广泛应用于工作条件特别恶劣，要求高强度、高耐磨性能的工程、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上，如刮板运输机、转载机、挖掘机、自卸车及各种矿山机械等。耐磨奥氏体锰钢最早于1882年由英国冶金学家专利技术，其基本成分为：11-14％Mn，1.0-1.4％C，这种高锰钢在水淬后具有高韧性、高冷作硬化能力，在高冲击载荷下使用，耐磨性好。高锰钢的加工硬化机理有位错堆积和或位错、形变马氏体、形变孪晶、弥散析出的微合金碳氮化物的综合作用所致，其金相图如附图1所示。但随着实际使用发现，高锰钢的使用寿命较短，在中等和较弱冲击条件下，高锰钢并不能很好的强化。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种寿命长的颗粒增强型奥氏体钢。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种颗粒增强型奥氏体钢，其中：由以下重量百分比物质组成：C：0.3~0.9；Si:0.45~0.55；Mn：8.0~9.5；Ni：1.5~2.5；Ti：0.3~0.4；V：0.05~0.07；Al：0.1~0.15；余量为Fe和不可避免的杂质。作为优选方案，颗粒增强型奥氏体钢的重量百分比组成为：C：0.42~0.53；Si:0.454~0.483；Mn：8.08~8.34；Ni：1.5~1.7；Ti：0.3~0.33；V：0.05~0.07；Al：0.1~0.15；余量为Fe和不可避免的杂质。作为优选方案，颗粒增强型奥氏体钢的重量百分比组成为：C：0.55~0.63；Si:0.474~0.513；Mn：8.81~9.34；Ni：1.9~2.1；Ti：0.33~0.37；V：0.055~0.065；Al：0.11~0.14；余量为Fe和不可避免的杂质。作为优选方案，颗粒增强型奥氏体钢的重量百分比组成为C：0.88；Si:0.53；Mn：9.0；Ni：2.0；Ti：0.35；V：0.06；Al：0.13；余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术的第二目的在于提供一种上述颗粒增强型奥氏体钢的钢板制造工艺。本专利技术的上述技术目的是通过如下技术方案实现的：一种上述颗粒增强型奥氏体钢的钢板制造工艺，其中：包括如下步骤S1：将各组分原料按照上述重量配比在转炉中冶炼；S2：将S1中炼制的钢水经过连铸机铸造成连铸坯，将连铸坯装入加热炉，加热温度1050~1250，时间4-7个小时；S3：将S2中得到的坯料在中厚板轧机上粗轧3-8次，精轧5-10次，终轧温度为800-950℃，轧后水冷采用空冷至温度为300-500℃；S4：将S3中得到的钢板水韧处理，加热温度为1000-1100℃，加热时间1~2h，钢板加热后水冷至室温。作为优选方案，S2中加热炉的加热温度为1100-1150℃。作为优选方案，S3中粗轧次数为5-6次，精轧次数为8-10次。作为优选方案，S4中加热温度为1050-1100℃，保温90min。作为优选方案，S4中水冷速度为30℃/min。Mn可以扩大铁碳平衡项圈的奥氏体相区，增加钢的淬透性，降低马氏体转变温度，降低钢的临界冷却速度；Mn和Fe可形成固溶体，提高奥氏体的强度，为获得理想的机械性能，本申请将Mn含量从常见的11%~14%降低到8.0%~9.5%，经固溶处理后具有良好的韧性，Mn还可以与合金中的S杂质形成熔点较高的MnS，防止FeS生成而导致热脆现象。C可以稳定合金中的奥氏体，当进行快速冷却时碳可以使奥氏体保持在室温呈单相的奥氏体组织；同时C可在合金内形成固溶强化，提高合金的硬度、强度和耐磨性；本申请中C与Ti共同形成TiC颗粒，可以阻止磨粒磨损犁沟的通过，破碎磨粒，钝化磨粒的尖角，从而能显著减少合金磨损。Ti与C形成硬度极大的TiC粒子，显著改善钢的耐磨性能，本专利技术控制Ti的含量为0.3~0.4wt%，形成TiC粒子体积分数约为0.4-0.7%，平均粒度约为1-4μm，过多的TiC粒子恶化材料的塑性及韧性，采用0.3~0.4wt%能有效提高合金的耐磨性，同时材料加工型和焊接性优良，能够满足相关设备制造要求。V具有细化高锰钢组织的作用，可以提高钢的屈服强度、原始硬度和耐磨性的作用，同时V与碳能形成VC，可以在凝固过程中率先析出，弥散分布在合金内抑制晶粒长大，而V如果添加过多会析出粗大碳化物，降低钢的韧塑性，因此本专利技术V含量设置为0.05~0.07wt%。Si具有强化固溶体、提高屈服强度的作用，Si的添加也会降低C在奥氏体中的溶解度，促进TiC等碳化物的析出，提高耐磨性，但是含量若大于0.6wt%时容易导致粗晶产生，因此本申请中将Si含量设置在0.45~0.55wt%。Al主要用来脱氢和细化晶粒，能改善钢的耐腐蚀性、电、磁性能，同时在钢中会形成固溶强化，提高合金钢的耐磨性。Ni可以提高合金钢的淬透性，显著改善合金钢的耐腐蚀性，同时扩大奥氏体相区，促进合金钢的奥氏体化。本专利技术具有如下优点：1、本专利技术制作的耐磨钢可适合恶劣工况，同时能具有高耐磨性，同时增强颗粒的硬度大，具有较高的弹性模量和热力学稳定性，耐磨性能极高，并且本产品为奥氏体基体钢，力学性能优良，冲击功50J以上，延伸率可达12%以上，焊接性能和及加工性能较好，能满足中部槽制造的要求，提高中部槽的整体使用寿命，节约能源，提高节约效率。2、本专利技术提供的具有耐冲击磨损性能的颗粒增强型奥氏体钢，通过合理配比C、Mn元素比例，合金化处理，降低了奥氏体稳定性，抑制渗碳体的析出长大，提高了高锰钢在中、低冲击载荷下的硬化指数；在中、低载荷工况下，其冲击磨损性能是Mn13、HARDOX400、HARDOX500等耐磨材料的1倍以上；3、本专利技术通过对合金元素的优化，提高了高锰钢的连铸生产难度与轧制难度；4、本专利技术采用连铸机与中厚板轧机连续运作，纯净度高，表面质量改善，同时在合理的轧制温度区间进行轧制，并采用水韧处理，防止碳析出，使合金钢得到最需要的金相组织。附图说明图1为传统Mn13耐磨钢的金相图；图2为实施例一的颗粒增强型奥氏体钢的表面的显微结构图，从中可以看出耐磨钢的表面分布有大量TiC颗粒。具体实施方式实施例一：一种颗粒增强型奥氏体钢，其中：由以下重量百分比物质组成：C：0.88；Si:0.53；Mn：9；Ni：2；Ti：0.35；V：0.06；Al：0.13；余量为Fe和不可避免的杂质。采用该颗粒增强型奥氏体钢制备钢板的制造工艺包括如下步骤：S1：将各组分原料按照上述重量配比在转炉中冶炼；S2：将S1中炼制的钢水经过连铸机铸造成连铸坯，将连铸坯装入加热炉，加热温度1150，时间5个小时；S3：将S2中得到的坯料在中厚板轧机上粗轧5次，精轧10次，终轧温度为850℃，轧后水冷采用空冷至温度为400℃；S4：将S3中得到的钢板水韧处理，加热温度为1050℃，加热时间90min，钢板加热后以30℃/min的冷却速度水冷至室温。实施例二：一种颗粒增强型奥氏体钢，其中：由以下重量百分比物质组成：C：0.3；Si:0.454；Mn：8.34；Ni：2.4；Ti：0.36；V：0.055；Al：0.11；余量为Fe和不可避免的杂质。采用该颗粒增强型奥氏体钢制备钢板的制造工艺包括如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒增强型奥氏体钢，其特征在于：由以下重量百分比物质组成：C：0.3~0.9；Si:0.45~0.55；Mn：8.0~9.5；Ni：1.5~2.5；Ti：0.3~0.4；V ：0.05~0.07；Al：0.1~0.15；余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种颗粒增强型奥氏体钢，其特征在于：由以下重量百分比物质组成：C：0.3~0.9；Si:0.45~0.55；Mn：8.0~9.5；Ni：1.5~2.5；Ti：0.3~0.4；V：0.05~0.07；Al：0.1~0.15；余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种颗粒增强型奥氏体钢，其特征在于：颗粒增强型奥氏体钢的重量百分比组成为：C：0.42~0.53；Si:0.454~0.483；Mn：8.08~8.34；Ni：1.5~1.7；Ti：0.3~0.33；V：0.05~0.07；Al：0.1~0.15；余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的一种颗粒增强型奥氏体钢，其特征在于：颗粒增强型奥氏体钢的重量百分比组成为：C：0.55~0.63；Si:0.474~0.513；Mn：8.81~9.34；Ni：1.9~2.1；Ti：0.33~0.37；V：0.055~0.065；Al：0.11~0.14；余量为Fe和不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的一种颗粒增强型奥氏体钢，其特征在于：颗粒增强型奥氏体钢的重量百分比组成为：C：0.88；Si:0....

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋培丽，
申请(专利权)人：蒋培丽，
类型：发明
国别省市：浙江,33