一种铸造合金高锰钢材料热处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种铸造合金高锰钢材料热处理工艺。采用二段固溶水韧处理，其中：使工件从室温升温至(1050±5)℃条件下，保温（40～45）min，接着继续升温，在(1100±5)℃条件下，保温（40～45）min，然后快速水冷。本工艺处理后的铸造合金高锰钢特别是ZGMn13A材料，可以获得优异的金相组织，得到较高的表面耐磨性和心部强韧性，而且热处理之后的碳化物级别受铸件成分差异影响较小，组织稳定可靠，产品一次热处理合格率可达95%以上，经济效益明显。
【专利说明】一种铸造合金高锰钢材料热处理工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料的热处理工艺【技术领域】，尤其涉及一种铸造合金高锰钢材料热处理工艺。
【背景技术】
[0002]高锰钢是由英国人哈德菲尔德发明的一种铸造抗磨钢，其铸态组织由奥氏体、碳化物及少量珠光体组成。铸态高锰钢中的碳化物易在晶界呈网状分布，导致其性能很脆，需经水韧处理(固溶水淬处理)后才能直接使用。通过水韧处理，铸态组织中的碳化物基本溶到奥氏体中，从而获得单项奥氏体组织，而其表层则易在强烈冲击或挤压作用力下发生相变形成马氏体，使高锰钢具备较好的心部塑韧性、低裂纹扩展性和表面抗磨损性能。然而在非强烈冲击的磨料磨损工况条件下，高锰钢铸件表面并不能达到较大程度的形变和加工硬化，也就是在使用过程中由于硬化速度慢，硬化层薄，高锰钢的耐磨性并不高。
[0003]为了改善高锰钢的力学性能及耐磨性，常在高锰钢中添加镍、钥、铬、钛、钒、稀土等合金元素进行变质处理，从而在其奥氏体基体上获得弥散分布的碳化物颗粒以提高材料的耐磨性。为了提高装甲车辆用履带板的耐磨性，我厂在普通高锰钢ZGMnl3中添加Mo、T1、Re元素铸造熔炼出了一种合金高锰钢ZGMnl2MoTiRe (我厂将其命名为ZGMnl3A，以下简称ZGMnl3A)，其力学性能和耐磨性均优于普通高锰钢。但随着钥、钛以及稀土元素的加入，易导致ZGMnl3A铸态 组织中析出含有合金元素的渗碳体型碳化物和特殊碳化物，给热处理带来了很大的困难。对ZGMnl3A履带板采用传统水韧处理工艺进行热处理，发现其碳化物级别很不稳定，常出现较多的未溶碳化物或过热碳化物，一次热处理合格率只有70%左右。
[0004]在装甲车辆履带板用的合金高锰钢材料特别是ZGMnl3A材料的热处理技术中，还没有系统完整的热处理技术方案，材料热处理的结果也不能达到满意的要求，以往铸造合金高锰钢履带板经过水韧处理，可以得到较高的表面耐磨性和心部强韧性，但其热处理之后的碳化物级别受铸件成分差异的影响较大，波动不稳定，目前还没有满意的热处理技术。
【发明内容】
[0005]本发明根据现有技术的不足公开了一种铸造合金高锰钢材料热处理工艺，本发明要解决的问题是提供一种铸造合金高锰钢材料热处理工艺，特别是装甲车辆用ZGMnl3A履带板的热处理工艺，降低因铸件成分差异对合金高锰钢热处理碳化物级别的影响，以提高水韧处理的强韧化处理结果，提高履带板一次热处理合格率。
[0006]本发明通过以下技术方案实现:
一种铸造合金高锰钢材料热处理工艺，即二段固溶水韧处理，其中:使工件从室温升温至(1050±5) °C条件下，保温(40~45)min，接着继续升温，在(I 100±5) °C条件下，保温(40~45) min，然后快速水冷。
[0007]所述工件为:合金高锰钢材料，可以为ZGMnl3A材料。
[0008]ZGMnl3A特性及使用范围:ZGMnl3A合金高锰钢水韧处理后具有优异的的心部塑韧性、低裂纹扩展性和表面抗磨损性能，用作高负荷、交变应力下工作的铸件，如装甲车辆用履带板。其化学成分(Wt%)主要是:碳C:1.0~1.4，硅Si <0.8，锰Mn:10.0~14.0，磷 P:≤ 0.07，硫 S..( 0.03，钥 Mo:0.4 ~0.8，钛 Ti:0.12 ~0.15，稀土元素 Re:0.036 ~0.045。经水韧处理合格后，由ZGMnl3A制成的履带板抗拉力可达343KN，抗弯压力可达78.4KN。
[0009]采用本发明工艺处理后的合金高锰钢材料，金相组织优异，相应碳化物评级为7件I级、3件2A级，组织稳定可靠，一次热处理合格率可达95%以上，相比传统热处理工艺提高了 30%。
[0010]采用本发明工艺处理后的铸造合金高锰钢材料特别是ZGMnl3A材料具有以下优
1.碳化物级别稳定可靠，受铸件成分差异的影响较小。
[0011]2.产品一次热处理合格率可达95%以上。
[0012]3.避免了因返工造成的能源浪费，减少了因产品报废带来的损失。
[0013]综上所述，本发明工艺处理后的铸造合金高锰钢特别是ZGMnl3A材料，可以获得优异的金相组织，得到较高的表面耐磨性和心部强韧性，而且热处理之后的碳化物级别受铸件成分差异影响较小，组织稳定可靠，产品一次热处理合格率可达95%以上，经济效益明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明二段固溶水韧处理工艺流程条件参数。
[0015]图2是传统一段固溶水韧处理工艺流程条件参数。
【具体实施方式】
[0016]下面结合【具体实施方式】对本发明进一步说明，【具体实施方式】是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
实施例
[0017]本例采用的本发明热处理工艺过程为:
1、材料准备:从10个合格铸造件批次的履带板中分别随即挑选I件工件，清除表面杂物。
[0018]2、热处理:将上述合金高锰钢材料制成的工件板按下列步骤处理，
二段固溶水韧处理，使工件从室温升温至(1050±5)°C条件下，保温(40~45)min，接着继续升温，在(1100±5)°C条件下，保温(40~45)min，然后快速水冷。
[0019]3、处理后进行碳化物评级。
[0020]比较例
选取与实施例1相同的材料件按传统方法进行热处理，具体步骤是:一段固溶水韧处理:工件到温装炉，1100°C保温60min，然后快速水冷。
[0021]处理后进行碳化物评级。[0022] 比较结果如下:
碳化物评级:(见表1)
表1.两种处理工艺的碳化物评级((参照YB3210-80 ；A代表碳化物未溶，B代表过热；1-3级为合格，4A和5A允许返工，4B和5B直接报废)
【权利要求】
1.一种铸造合金高锰钢材料热处理工艺，其特征在于，工艺过程为: (1)、材料准备:从10个合格铸造批次的履带板中分别随即挑选I件工件，清除表面杂物； (2)、热处理:将上述合金高锰钢材料制成的工件按下列步骤处理， 二段固溶水韧处理，使工件从室温升温至1050±5°C条件下，保温40~45min，接着继续升温，在1100 ±5°C条件下，保温40~45min，然后快速水冷； (3 )、处理后进行碳化物评级。
2.根据权利要求1所述的一种铸造合金高锰钢材料热处理工艺，其特征在于，所述工件为:合金高锰钢材料，可以为ZGMnl3A材料。
3.根据权利要求1所述的一种铸造合金高锰钢材料热处理工艺，其特征在于，采用本工艺处理后的合金高锰 钢材料，一次热处理合格率达95%以上。
【文档编号】C21D6/00GK103725856SQ201310615026
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】刘克, 余杰, 宋海峰, 李永建, 杨旭驰, 蒋秋娥, 顾兴, 王倩, 朱旭 申请人:江麓机电集团有限公司