[发明专利]一种500HB级耐磨钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域的耐磨钢板及其制造方法，尤其涉及一种500HB级的耐磨钢板及其制造方法。

背景技术

在各种工程领域，当工程所使用的材料工作条件特别恶劣的情况下，往往需要使用强度高、硬度高的耐磨钢板以减少设备的磨损量，延长设备的使用寿命。

钢板的耐磨性主要取决于其硬度，此外，钢的韧性对钢的耐磨性也有一定的影响，一般来说，钢的强度、硬度越高，其碳和合金的含量就越高，随之其焊接性能就越差，同时切割、弯曲等使用性能也较差，这就限制了高硬度耐磨钢在工程上的广泛应用。

表1所示的是现有涉及耐磨钢的专利文件中所披露的钢种化学成分和含量。由表1可以看出，公开号分别为CN1132264(公开日为1996年10月2日)、CN1189542(公开日为1998年8月5日)、CN1385549(公开日为2002年12月18日)和CN1132263(公开日为1996年10月2日)的中国专利文件中所述的钢种均为高碳-高硅-高锰-高铬成分体系，合金含量高，有损于焊接性及韧性等性能；公开号为CN1865481(公开日为2006年11月22日)的中国专利文献中所述的钢种为高硅-高锰成分体系，其虽然碳含量较低，但有损于韧性；公开号为FR2847272(公开日为2004年5月21日)的法国专利文献中所公开的钢种合金元素种类多、含量高，成本较高，且不利于焊接和机械加工。

因此，合理设计碳和合金元素的种类及含量，研发高性能且适用性佳的低合金耐磨钢具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种500HB级耐磨钢板及其制造方法，通过合理的成分设计，在尽量降低碳及合金元素含量的基础上实现高强度、高硬度和韧性的良好匹配，同时通过合理的工艺设计，使得制造出的耐磨钢板有较佳的焊接性能、切割性能以及弯曲性能等使用性能，进而有益于耐磨钢在工程上的广泛应用。

根据本发明的上述目的，本发明提供了一种500HB级耐磨钢板，其化学元素质量百分配比为：C：0.23～0.33％；Si：0.10～0.50％；Mn：0.50～1.50％；Cr≤1.50％；Mo≤0.80％；Al：0.01～0.10％；Ti：0.01～0.10％；B：0.0005～0.0040％；RE：0.01～0.08％；Ca：0.002～0.010％；Ni≤2.50％；P≤0.050％；S≤0.030％；余量为Fe和其他不可避免的杂质；且上述各化学元素的质量百分含量满足：

1.50％≥(Si+Mn)≥0.50％；

0.15％≥(Al+Ti)≥0.03％。

本发明所述的500HB级耐磨钢板的成分设计原理具体如下：

C元素是耐磨钢中最基本、最重要的元素，其可以显著提高钢的强度和硬度，进而提高钢的耐磨性。但是C元素对钢的韧性和焊接性能不利。因此，应合理控制钢中的C元素含量，从而在获得高强度、高硬度的同时保证钢板的韧性及焊接性能。

Si元素固溶在铁素体和奥氏体中可以提高它们的硬度和强度，然而Si元素含量过高会导致钢的韧性急剧下降。同时考虑到Si元素与O元素的亲和力比铁强，焊接时容易产生低熔点的硅酸盐，增加了熔渣和熔化金属的流动性，影响焊缝质量，因此含量不易过多。

Mn元素会强烈增加钢的淬透性，降低马氏体转变温度和钢的临界冷却速度。但Mn含量较高时，有使晶粒粗化的倾向，并增加钢的回火脆敏感性，而且容易导致铸坯中出现偏析和裂纹，降低钢板的性能。同时Si元素、Mn元素可以部分相互取代，但Si、Mn含量同时较高时，对焊接性能十分不利，要加以限制，因此，优选其含量限制在0.50wt％≤(Si+Mn)≤1.50wt％范围。

Cr元素可以降低临界冷却速度，提高钢的淬透性。Cr元素在钢中可以形成(Fe，Cr)₃C、(Fe，Cr)₇C₃和(Fe，Cr)₂₃C₇等多种碳化物，提高钢的强度和硬度。Cr元素在回火时能阻止或减缓碳化物的析出与聚集，可以提高钢的回火稳定性。

Mo元素可以细化晶粒，提高强度和韧性。Mo元素在钢中存在于固溶体相和碳化物相中，因此，含钼钢同时具有固溶强化和碳化物弥散强化的作用。此外，Mo元素是减小回火脆性的元素，可以提高回火稳定。