[0001] 本发明公开了一种军用机械耐磨中锰铸钢，其化学成分(WT％)为：C：0 .75-1 .10，
Mn：6 .0-9 .5，Cr：1 .2-2 .4，Re：0 .15-0 .25，Si：0 .6-0 .8，S：≤0 .04，P：≤0 .08，余量Fe。其熔炼
采用中频感应电炉或电弧炉，碱性炉衬，不氧化法，熔炼成分合格后于1500～1550℃出钢，
在钢包中用复合变质剂为稀土硅铁FeSiRE23(用量0 .23Kg/100Kg)和钛铁FeTi30-β(用量
0 .10Kg/100Kg)人工敲碎呈φ15mm以下小块，分别称重后混合，放入钢包底部，进行变质处
理，于1450～1480℃浇铸铸件，当铸件确认完全凝固并达到1100±30℃时，即开箱入水进行
水韧处理。本中锰铸钢的承冲件可延长其使用寿命一倍以上。
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1 .一种军用机械耐磨中锰铸钢，其特征在于化学成分(WT％)为：Mn：6 .0-9 .5，C：0 .75-
1 .10，Cr：1 .2-2.4，Re：0 .15-0 .25，Si：0 .6-0 .8，S：≤0 .04，P：≤0 .08，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的军用机械耐磨中锰铸钢，其特征在于化学成分( WT％)为C：
0 .90-1 .10，Mn：8 .5-9 .5，Cr：1 .2-2 .4，Re：0 .15-0 .25，Si：0 .6-0 .8，S：≤0 .04，P：≤0 .08，余
量Fe。
3 .根据权利要求1所述的军用机械耐磨中锰铸钢，其特征在于化学成分为(WT％)为C：
0 .90-1 .10，Mn：7 .5-8.5，Cr：1 .20-2 .40，Re：0 .15-0 .25，Si：0 .6-0 .8，S：≤004，P：≤0 .08，余
量Fe。
4 .根据权利要求1所述的军用机械耐磨中锰铸钢，其特征在于化学成分( WT％)为C：
0 .75-0 .85，Mn：6 .0-7 .0，Cr：1 .20-2 .40，Re：015-0 .25，Si：0 .6-0 .8，S：≤0 .04，P：≤0 .08，余
量Fe。
5 .一种军用机械耐磨中锰铸钢的制备方法，采用中频感应电炉或电弧炉熔炼，碱性炉
衬，不氧化法，熔炼成分合格后于1500～1550℃出钢，经变质处理，于1450～1480℃浇铸铸
件，当铸件已完全凝固并达到1100±30℃时，即开箱入水进行水韧处理，其特征在于：在钢
包中用复合变质剂进行变质处理，复合变质剂由稀土硅铁FeSiRE23(用量0 .23Kg/100Kg)和
钛铁FeTi30-β(用量0 .10Kg/100Kg)敲碎呈φ15mm以下小块混合组成。
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军用机械耐磨中锰铸钢及其制备方法
[0001] 本发明涉及一种军用机械耐磨中锰铸钢及其制备方法，属于含锰铁基合金钢及其
制备方法。
[0002] 现有的含锰铁基合金钢，如我国专利申请号：86107760(申请日：1986年11月10日，
授权日：1989年10月25日，申请人：机械工业部哈尔滨焊接研究所)，公开了一种可焊耐磨铸
造中锰钢。其成分为(按重量)0 .6～0 .8％C，＜0 .5％Si，8～10％Mn，0 .2～0 .4％Mo，0 .2～
0 .4％V，0 .4～0 .6％Cu，2～3％Cr，≤0 .04％S，≤0 .04％P，余量为Fe。优先选择的成分是(按
重量)0 .7％C，＜0 .5％Si，9％Mn，0 .3％Mo，0 .3％V，0 .4％Cu，3％Cr，余量为Fe。这种材料不
仅具有较高的耐磨性，而且具有良好的焊接性，冶炼工艺和热处理工艺简单，适用于制造制
砖搅拌机上的合泥搅刀。其不足之处是：1 .由于含碳量低，该铸件受冲击后难以产生相变，
所以耐磨性提高不多；2.由于所含合金元素(Mo，V，Cu)添加量大，其生产成本较高。
[0003] 另一种是1893年诞生的高锰铸钢(ZGMn13)，它用于军用车辆的履带板、主动齿轮
及军用机械中的承冲零件，由ZGMn13铸造，并径1050-1080℃水韧处理，其组织为单相奥氏
体。传统观点认为，该钢的奥氏体组织在承受冲击疲劳载荷时，有良好的加工硬化能力，也
即零件表层将通过加工硬化而使其硬度增高，从而耐磨性提高。这样，经承受一定周期的冲
击疲劳后，表层耐磨，而芯部因未发生加工硬化而具有高韧性，表里性能的配合就具有良好
的使用寿命，因此，自1893年诞生ZGMn13钢以来，一直用于军用机械等承冲零件的铸造，被
称为典型的高锰耐磨钢。随着科技的发展，对ZGMn13钢强化机理的深入研究发现，该钢奥代
体的层错能低，在承冲过程中，极易发生位错的增殖及孪晶产生。因此学术界认为，ZGMn13
的强化机制主要是位错强化，其次是孪晶强化，而一般冲击载荷下并不发生相变。
[0004] ZGMn13的上述强化机制就必然带来使用性能的不足，主要体现在耐磨性不足和使
用寿命短两方面。测定ZGMn13某机械的衬板直到磨损失效时的表面硬度，其最高值仅为
HV500-550，其失效形式为疲劳磨损。ZGMn13铸钢件的使用性能不足，将造成生产成本较高，
主要体现在两个方面：一是所需备件量大，二是更换衬板时的停产损失较大。
[0005] 本发明的目的是提出一种军用机械承冲件的生产可行性好、工艺简单、成本较低、
使用性能优于ZGMn13的耐磨铸钢及其制备方法。
[0006] 本发明根据军用机械承冲件的工作条件，特别依据所受冲击载荷的大小，研制了
新型的中锰铸钢，其基本要求是：为达到上述目的必 须从改变铸造锰钢的强化机制入手，因
为ZGMn13的奥氏体太稳定，在军用机械承冲件的工作条件下难以实现相变强化。而锰钢奥
氏体的稳定性取于由它的成分决定的Ms点(Ms为奥氏体向马氏体相变的开始转变温度)。根
据现有资料，锰钢的Ms点由碳和锰的含量决定，降低碳和锰的含量，即可使Ms点升高。
[0007] 本发明的中锰铸钢，其化学成分(WT％)范围为：Mn：6 .0-9 .5，C：0 .75-1 .10，Cr：
1 .2-2.4，Re：0 .15-0 .25，Si：0 .6-0 .8，S≤0 .04，P≤0 .08。
[0009]
[0010] 本耐磨中锰铸钢的制备方法如下：
[0011] 采用中频感应电炉或电弧炉熔炼，碱性炉衬，不氧化法，用氰铁熔炼脱氧。成份合
格后于1500～1550℃出钢，在钢包中进行复合变质剂变质处理，并插铝脱氧，于1450～1480
℃浇铸铸件。当铸件确认已完全凝固并达到1100±30℃时，即开箱入水进行水韧处理。可称
为“利用铸造余热水韧处理”工艺。
[0012] 制备方法中所用复合变质剂为稀土硅铁FeSiRE23(用量0 .23Kg/100Kg )和钛铁
FeTi30-β(用量0 .10Kg/100Kg)人工敲碎呈φ15mm以下小块，分别称重后混合，放入钢包底
部，用出钢钢水冲包进行变质处理。铸钢晶粒度可达4 .5级以上。消除铸造后的网状渗碳体，
并使渗碳体分散呈颗粒状。以提高铸钢的强度、塑性和冲击韧性。
[0013] 本发明的优点：由于改变了锰碳配比，添加了稀有金属，如Cr，且改变了热处理工
艺，使本中锰铸钢在服役中实现马氏体相变强化，大大提高了本中锰铸钢的耐磨性，抗冲击
性。
[0015]
[0016] 实施例1：C：1 .06，Mn：9 .50，Cr：1 .68，Re：微量，Si：0 .68，S：0 .031，P：0 .069，Fe：余
量。采用中频感应电炉或电弧炉熔炼，碱性炉衬，不氧化法，用氰铁熔炼脱氧。成份合格后于
1500～1550℃出钢，在钢包中进行复合变质剂变质处理，并插铝脱氧，于1450～1480℃浇铸
铸件。当铸件确认已完全凝固并达到1100±30℃时，即开箱入水进行水韧处理。本中锰铸钢
用于某军用机械衬板。
[0017] 实施例2：C：0 .98，Mn：7 .89，Cr：1 .48，Re：微量，Si：0 .65，S：035，P：0 .070，Fe：余量。
采用中频感应电炉或电弧炉熔炼，碱性炉衬，不氧化法，用氰铁熔炼脱氧。成份合格后于
1500～1550℃出钢，在钢包中进行复合变质剂变质处理，并插铝脱氧，于1450～1480℃浇铸
铸件。当铸件确认已完全凝固并达到1100±30℃时，即开箱入水进行水韧处理。本中锰铸钢
用于某军用锷板。
[0018] 实施例3：C：0 .76，Mn：6 .42，Cr：1 .81，Re：微量，Si：0 .63，S：0 .033，P：0 .075，Fe：余
量。制备方法同上。本中锰铸钢用于轮锤。上述三个实施例的使用效果(以ZGMn13的寿命作
为1进行比较)分别提高到2.25、1 .98和2.46倍。
[0019] 本中锰铸钢有下列特点：
[0020] 1 .可根据军用车辆和军用机械承冲件的工作条件合理地选择材料，可取得比原材
料ZGMn13更长的使用寿命。本发明对于承受高冲击载荷的零件(冲击能为2J/cm2-3J/cm2)，
如坦克履带主动轮齿圈和衬板，应选用ZGMn9Cr2ReA铸钢；中等冲击载荷的零件( 1-2J/
cm2)，如坦克扭力轴支座和锷板，应选用ZGMn8Cr2ReA铸钢；较小冲击载荷的零件(0 .5-1J/
cm2)，应选用ZGMn6Cr2ReA铸钢。这样，本中锰铸钢的承冲件可显著的延长其使用寿命，一般
来说可延长一倍以上。
[0021] 2 .本中锰铸钢在服役中，均可实现马氏体相变强化。经测试，本中锰铸钢承冲件在
全寿命过程中，零件表面的硬度可达700-950HV，强化层的深度达2mm左右。强化层中均含有
50％左右的α马氏体。
