[发明专利]HB400级耐磨钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金类耐磨钢板，尤其属于耐磨钢板及其制造工艺。

背景技术

矿石和工业产品的运输装备，运输机械和挖掘机械的易磨损部件需要性能优良的耐磨钢板。材料的耐磨性主要取决于其硬度。较高的硬度可以提供良好的抗磨损性能。改善合金钢材料的摩擦磨损性能常用的方法有两种：通过表面渗入微量元素强化，如渗碳形成渗碳层，提高表面硬度和耐磨损性能；调整合金钢中的合金元素成分，增加碳含量并加入适量的微量元素如Ni、Mo、V和Co等元素，充分利用析出强化，细晶强化和相变强化、位错强化等不同强化方式提高钢的硬度。表面渗入微量元素强化虽然对材料表层局部性能有较大改善，工艺成熟且经济有效，但表层脆性较高，存在高密度的缺陷，内应力较高，涂层和基体结合强度低，限制了这种工艺在某些场合的应用。例如其不能解决切削刀刃、矿山机械的挖掘头的耐磨性等问题。通过调整优化钢的成分和工艺可以获得有良好耐磨性能的合金钢。碳含量对钢的性能影响很大。随着碳含量的增加，淬火形成的马氏体HCP晶格的晶格常数增大，淬火后的组织硬度增加。但是碳含量增加会导致钢的韧性下降，且过高的碳严重恶化了钢的焊接性能，限制了硬质高碳合金钢的使用范围。铬能显著改善钢的抗氧化作用，提高淬透性，增加抗腐蚀能力，提高耐磨性；镍可以细化晶粒，通过细晶强化同时提高低合金钢的韧性和塑性；钼是铁素体形成元素，能促进马氏体形成，增加钢的淬透性并提高碳化物的稳定性；稀土元素能改善合金钢的铸态组织、细化晶粒和净化钢液。钢中添加的较多合金元素会增加钢的制造成本，降低了其作为工业产品的实际应用性能。

焊接冷裂纹是最常出现的焊接工艺缺陷。为防止冷裂纹产生，通常是焊前预热、焊后热处理，造成了焊接工艺的复杂性，特殊情况下的不可操作性，危及焊接结构的安全可靠性。对于强度很高的耐磨钢板，焊接问题尤为明显。我国北方地区冬季室外温度较低，焊接部位很容易形成裂纹，导致整个工件失效。碳和合金元素对钢的焊接的影响可用碳当量来表示。国际焊接协会确认的碳当量的公式为：

Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

低焊接裂纹敏感性钢板的焊接裂纹敏感性指数Pcm可按下式确定：

Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B

焊接裂纹敏感性指数Pcm是反映钢的焊接冷裂纹倾向的判定指标，Pcm越低，焊接性越好，反之，则焊接性越差。焊接性好是指焊接时不易产生焊接裂纹，而焊接性差的钢容易产生裂纹，为了避免裂纹的产生，必须在焊接前对钢进行预热，焊接性越好，则所需的预热温度越低，反之则需要较高的预热温度。根据中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T 4137-2005规定，屈服强度800MPa以上级的钢种，Pcm值需低于0.28％。研发低成本且工艺简单的易焊接合金耐磨钢是社会经济和钢铁工业发展的必然趋势。

从钢种成本角度分析，中国专利公开号CN1109919、CN1614069、CN1132264、CN1385549、CN1140205、CN1865481和CN1132263中都添加了较多的合金元素，中国专利公开号CN1189542专利中涉及的类似C-Si-Mn-B体系中，C含量为0.35～0.60wt％，Mn含量为2.00～3.50wt％，增加了钢的生产成本。

从焊接性能分析，中国专利公开号CN1189542、CN1865481、美国专利公开号US3761320专利所涉及耐磨钢种的碳当量Ceq小于1.00，其余钢种的Ceq均大于或等于1.00。中国专利公开号CN1099810所涉及钢种的Ceq达到了2.85。上述专利焊接性能较差。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种HB400级耐磨钢板及其制造方法，通过添加一些廉价的合金元素，从而降低其生产成本；其碳当量Ceq值≤0.45，具有良好的焊接性能。

本发明实现上述目的的技术方案为：一种HB400级耐磨钢板，其化学成分的重量百分配比为：C：0.05～0.15wt％，Si：0.4～1.4wt％，Mn：0.5～2.0wt％，P：＜0.012wt％，S：＜0.003wt％，Mo：0～0.5％，Nb：0.01～0.08％，Cu：0.20～1.0％，Co：0～1.0％，B：0.0010～0.0025wt％，Al：0.02～0.04wt％，Ti：0.004～0.030wt％，余量为Fe和不可避免的杂质；其中Mo和Nb含量应满足：0.023C+0.059Ti+1.71B≤Mo+Nb≤2.574C+0.62Mn+10.36Ti+2.11B。