一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開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，然后空冷到室溫；2）再將鋼錠加熱到780-820℃，保溫3-4小時，爐冷；3）鍛造加熱速度<180℃/h，加熱溫度為1220-1240℃，鍛造溫度區間980-1160℃；利用鍛后余熱直接進行固溶處理。
【專利說明】一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及鍛造領域，特別涉及一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝。
【背景技術】
[0002]經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具有優異的加工硬化能力，使它在受沖擊磨損工作條件下表現出優異的耐磨性能，因此，它被廣泛的應用于制作冶金、礦山、建材、煤炭、鐵路、軍工和機械等行業使用的耐磨件。一百多年來，人們為了進一步提高它的耐磨性能，對該鋼進行了大量的理論研究和生產實踐，從而派生出大量的再合金化奧氏體錳鋼。1998年俄羅斯學者沃洛寧柯比較全面的總結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Cr四元系、含Cr四元系、無Cr五元系、含Cr五元系、無Cr六元系、含Cr六元系、無Cr七元素、含Cr七元素以及更復雜的合金系等10個系列，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，可以說一百多年來研究人員幾乎使用了所有的常用的合金化元素對其進行再合金化處理。
[0003]耐磨奧氏體錳鋼鍛造工藝性能十分差、機械加工困難是眾所周知的事實，因此，一直以來耐磨奧氏體錳鋼件都是鑄造狀態使用，無法獲得鍛態高錳鋼耐磨件，這不利于高錳鋼耐磨性能的進一步開發，在一定程度上限制了高錳鋼的使用。這一方面人們曾經做了大量的研究工作和生產實踐。有文獻報道最早是Grigorkin等對錳含量高于傳統高錳鋼和碳含量低于傳統高錳鋼的不同成分系列奧氏體錳鋼進行鍛造試驗，發現碳含量較低的奧氏體錳鋼具有較好的可鍛性能。我國的工程技術人員也成功的在實際生產中獲得鍛造高錳鋼，但其碳含量比傳統的高錳鋼低，同時鍛造工藝十分復雜，在實際工業生產中實現難度較大。然而，對于傳統高錳鋼來講，碳含量降低會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，應當鍛造制備碳和錳含量與傳統高猛鋼成分相當的奧氏體高猛鋼。1981年波蘭的Stanislaw Krol對傳統耐磨奧氏體猛鋼小試件進行熱加工，得到力學性能十分優異的鍛態高錳鋼(抗拉強度提高20%、屈服強度提高100%、沖擊韌度提高15% )。另外，其他學者也在這方面進行了試驗研究工作，并且發現高錳鋼經過熱軋后，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，晶粒細化也不明顯。可以說，這些試驗都是停留在實驗室的小試樣，在實際生產中實現高錳鋼的鍛造是十分困難的，因此，鍛造高錳鋼在實際生產中一直沒有得到廣泛的應用。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種奧氏體高錳鋼的鍛造工藝。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[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，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，爐冷；
[0009]3)鍛造加熱速度180-240 °C /h,加熱溫度為1220-1240 °C，鍛造溫度區間980-1160°C ;利用鍛后余熱直接進行固溶處理。
[0010]本發明具有如下有益效果:
[0011]1)對經典的奧氏體耐磨鋼進行了合金化調整成分處理，添加了 N1、Mo、Ce和B作為合金元素，這幾個合金元素與Mn、C、Si等元素協同作用，改善高錳鋼的高溫韌性。
[0012]2)改進了鍛造工藝，在鍛造前進行兩次加熱處理，第一次為固溶處理，第二次為退火處理，進一步改善其高溫韌性，同時改善鍛造加熱升溫速率和鍛造溫度區間，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，解決了人們長期以來耐磨奧氏體錳鋼件都是鑄態使用的歷史。
[0013]3 )本發明獲得的鍛造奧氏體高錳鋼的常規力學性能:O b 1050-1 1OOMPa,σ s680-720MPa, aKU≥270J/cm2,耐沖擊磨損性能比傳統ZGMnl3鋼提高1.2倍以上，耐滾動接觸疲勞性能比傳統ZGMnl3鋼提高65%以上。
【具體實施方式】
[0014]實施例一
[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，然后空冷到室溫；
[0017]2)再將鋼錠加熱到780°C，保溫4小時，爐冷；
[0018]3)鍛造加熱速度180°C /h，加熱溫度為1240°C，鍛造溫度區間980-1160°C ;利用鍛后余熱直接進行固溶處理。
[0019]實施例二
[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，然后空冷到室溫；
[0022]2)再將鋼錠加熱到820°C，保溫3小時，爐冷；
[0023]3)鍛造加熱速度240°C /h，加熱溫度為1220°C，鍛造溫度區間980-1160°C ;利用鍛后余熱直接進行固溶處理。
[0024]實施例三
[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，然后空冷到室溫；[0027]2)再將鋼錠加熱到800°C，保溫3.5小時，爐冷；
[0028]3)鍛造加熱速度210°C /h，加熱溫度為1230°C，鍛造溫度區間980-1160°C ;利用
鍛后余熱直接進行固溶處理。
[0029] 申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產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，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
【權利要求】
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，然后空冷到室溫； 2)再將鋼錠加熱到780-820°C，保溫3-4小時，爐冷；3)鍛造加熱速度<180°C/h，加熱溫度為1220-1240°C，鍛造溫度區間980-1160°C ;利用鍛后余熱直接 進行固溶處理。
【文檔編號】C21D8/00GK103667889SQ201210336812
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月12日 優先權日:2012年9月12日
【發明者】吳浩 申請人:中航卓越鍛造（無錫）有限公司