用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备的制作方法

本发明涉及合金材料，具体涉及用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备。

背景技术：

1、钢铁耐磨材料是耐磨材料的主要类型，其失效形式主要有三类，分别为磨损、腐蚀和断裂。目前市场每年的耐磨钢铁件用量约200多万吨，已形成了相对成熟的钢铁耐磨材料产业，可以大批量生产耐磨高锰钢、耐磨白口铸铁、耐磨合金钢、耐磨球铁和耐磨钢铁基复合材料等5大系列耐磨钢铁件，同时也形成了适于规模生产的钢铁耐磨材料工程化和产业化技术。

2、高锰钢经水韧处理后可以得到单一的奥氏体组织，这种组织在冲击载荷作用下表面容易产生加工硬化，形成应变诱发的马氏体组织，因而显示出优良的耐磨性能。目前大多数在高压力，高冲击力作业条件下能具有很高耐磨能力的零件，如矿山企业在大冲击载荷磨料磨损工况下(如圆锥式破碎机轧臼壁和破碎壁，旋回式破碎机衬板、大中型颚式破碎机颚板、大型锤式破碎机锤头以及大中型湿式矿山球磨机衬板等)绝大部分都主要选用奥氏体高锰或奥氏体合金高锰钢材料，充分利用奥氏体高锰钢或奥氏体合金高锰钢在大冲击载荷作用下会发生马氏体相变强化基体的原理，实现高锰钢或合金高锰钢的耐磨性，提高矿山企业的生产效率，实现利润最大化。但就目前常用的标准高锰钢的化学成分而言，由于其合金含量中主要是锰较高，锰的成本较高，增大了企业的生产成本。针对上述问题，本发明提供了一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，解决上述背景技术中的高锰钢材料成本较高的问题，在不降低材料韧性的前提下提高实验钢的基础强度，以满足矿山中、大型冲击载荷设备的使用需求，实现低成本的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，包括以下步骤：

3、（1）按质量百分比计，取84-85%的废钢、0.4-0.6%的硅铁合金、14-15%的高碳锰铁以及0.1-0.4%的铝线依次加入到熔炼炉中进行熔炼，融化后利用铝脱氧工艺进行脱氧；

4、（2）脱氧完成后加入混合稀土合金；

5、（3）静置一段时间后浇铸到铸锭中形成钢锭；

6、（4）将浇铸后的钢锭切割得到试样毛坯，对试样毛坯进行水韧处理得到目标产物。

7、优选的，所述步骤（1）中废钢与高碳锰铁的质量比为17:3；硅铁合金与铝线的质量比为7:3。

8、优选的，所述步骤（1）中熔炼温度为1500-1550℃。

9、优选的，所述步骤（2）中混合稀土金属为la/ce混合稀土合金。

10、优选的，所述步骤（2）中混合稀土金属与废钢与高锰碳钢总和的质量比为1:500。

11、优选的，所述步骤（3）中浇铸温度为1400-1450℃。

12、优选的，所述步骤（4）中水韧处理工艺中以6℃/min升温至1050℃，保持温度4h后水冷。

13、因此，本发明提供了一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，以国标高锰钢的化学成分为基础，利用各化学元素在钢中的作用原理，设计出降低锰含量，增加碳含量的新型耐磨钢成分，同时采用稀土合金在钢中的净化钢液、晶间进行变质处理并结合合理的热处理工艺，在不降低材料韧性的前提下提高实验钢的基础强度以满足矿山中、大型冲击载荷设备的使用需求，实现低成本目标，经计算可以节约材料成本183元/吨，占原材料成本的5.2%。

14、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，其特征在于：所述步骤（1）中废钢与高碳锰铁的质量比为17:3；硅铁合金与铝线的质量比为7:3。

3.根据权利要求1所述的一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，其特征在于：所述步骤（1）中熔炼温度为1500-1550℃。

4.根据权利要求1所述的一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，其特征在于：所述步骤（2）中混合稀土金属为la/ce混合稀土合金。

5.根据权利要求1所述的一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，其特征在于：所述步骤（2）中混合稀土金属与废钢与高锰碳钢总和的质量比为1:500。

6.根据权利要求1所述的一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，其特征在于：所述步骤（3）中浇铸温度为1400-1450℃。

7.根据权利要求1所述的一种用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，其特征在于：所述步骤（4）中水韧处理工艺中以6℃/min升温至1050℃，保持温度4h后水冷。

技术总结本发明公开了用于矿山、高冲击载荷环境的低成本高碳中锰钢的制备，属于合金材料技术领域。（1）取废钢、硅铁合金、高碳锰铁、铝线依次加入到真空感应熔炼炉中进行熔炼，融化后利用铝脱氧工艺进行脱氧；（2）脱氧完成后加入La/Ce混合稀土金属；（3）静置一段时间后浇铸到铸锭中形成钢锭；（4）将浇铸后的钢锭切割得到试样毛坯，对试样毛坯进行水韧处理得到目标产物。本发明以国标高锰钢的化学成分为基础，利用各化学元素在钢中的作用原理，同时采用稀土合金在钢中的净化钢液、晶间进行变质处理并结合热处理工艺，设计出降低锰含量，增加碳含量的新型耐磨钢，在不降低材料韧性的前提下提高实验钢的基础强度，同时实现了降低成本的目的。技术研发人员：王权受保护的技术使用者：内蒙古中天宏远稀土新材料股份公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13