[发明专利]布氏硬度为430～470的铲刀刃用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于耐磨钢领域，具体涉及到一种布氏硬度(HBW 10mm/3000KN)为430～470的装载机和挖掘机铲刀刃用钢及其生产方法。

背景技术

铲刀刃用钢主要用于装载机和挖掘机铲斗底板的制造，其性能直接决定着铲斗的寿命，是工程机械行业最重要且用量较大钢铁材料之一，必须具备以下使用特点：

(1)良好的综合机械性能：高的硬度和耐磨性，减少铲斗铲地时铲刀刃板的磨损；较高的韧性，防止钢板变形和断裂。

(2)良好的焊接性能：铲刀刃板焊接在铲斗底部，焊接部位是钢板受力区，因此钢板必须具备一定的焊接性能。

(3)良好的机械加工性能：钢板易于切割、弯曲等机械加工处理，可以有效提高工厂机械加工效率。

目前国内外用于挖掘机和装载机铲刀刃制作的钢种很多，但一般可分为三种类型：第一种是耐磨钢如NM360系列或卡特皮勒公司认可的1E0921系列，虽然耐磨性较好，但由于钢中添加合金元素较多，生产成本较高，且钢板机械加工性能较差，工厂加工效率很低；第二种是Q345、45#钢等普通钢，虽然成本低、机械加工性能好，但钢件耐磨性较差，所制得铲斗使用寿命很短；第三种是与本专利相似的一类钢种，主要以C、Si、Mn为主要强化元素，不添加或少量添加Mo、Ni等贵重合金元素保证钢板性能，以降低钢板生产成本，钢板热轧态时进行机械加工，提高工厂加工效率，再对成型铲刀刃板进行热处理。

在这三种类型钢种中，第三种由于成本较低，钢板综合性能优良，焊接性好，热轧态时易于加工，得到了较为广泛的应用。目前国内外相关钢厂对此进行了相关研究，如日本、舞钢、武钢、重钢等，获得了较多的专利，但基本都为针对生产厂的装备、技术特点来进行，且研制钢板的强度级别、适用范围都不一致。本发明采用转炉+真空处理+连铸+轧制的工艺流程进行一种铲刀刃钢的生产，钢板布氏硬度为430～470，其生产成本较低、适用范围广。

发明内容

本专利的目的是提供一种性价比高，厚度规格在10～60mm、布氏硬度(HBW 10mm/3000KN)为430～470的装载机和挖掘机铲刀刃板用钢及其生产方法。

实现上述目的技术措施：

布氏硬度为430～470的装载机和挖掘机铲刀刃用钢，其化学成分及重量百分比为：C0.24～0.32％，Si≤0.50％，Mn 0.50～1.50％，P≤0.020％，S≤0.015％，Cr 0.20～0.70％，Al0.041～0.070％，Ti 0.010～0.100％，B 0.0005～0.0050％，Cu≤0.003％，As≤0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质；Cu+As≤0.04％。

生产布氏硬度为430～470的装载机和挖掘机铲刀刃用钢的方法，其步骤：

1)将化学成分及重量百分比为：C 0.24～0.32％，Si≤0.50％，Mn 0.50～1.50％，P≤0.020％，S≤0.015％，Cr 0.20～0.70％，Al 0.041～0.070％，Ti 0.010～0.100％，B 0.0005～0.0050％，Cu≤0.003％，As≤0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质的钢水采用铁水脱硫，转炉顶底复合吹炼，RH真空脱气处理，全流程保护浇注成连铸坯；

2)将连铸坯加热并在1250℃充分奥氏体化；

3)进行初轧，其开轧温度控制在1100～＜1150℃、累计道次压下率控制在60～75％；

4)进行精轧，其开轧温度控制在940～980℃、终轧温度控制在810～890℃，最后三道次累计压下率30～45％；

5)待用。

各元素在本发明中的作用及机理：

本发明碳元素含量为0.24～0.32％：对耐磨钢而言，硬度是保证其耐磨性最好的性能指标。选用较高碳含量，并经热处理后获得马氏体组织，是提高钢板耐磨性能简而易行的方法。因此，较高的碳含量是必不可少的。但钢中碳含量太高容易造成钢材韧性下降，并导致钢材焊接性能差。实践证明，碳含量保持在0.30％左右，可使得钢保持一个较高的硬度，且可焊区较大。因此，为了保证钢板具有高的硬度、较好的韧性、优良的冷成型性和焊接性能，将碳含量限定在0.24～0.32％。

本发明硅元素含量为≤0.50％：硅能溶于铁素体和奥氏体，以固溶强化的形式来提高钢的硬度和强度，固溶强化作用很强。硅可使C曲线右移，提高钢的淬透性。同时，也是钢中的脱氧元素。但如果钢中硅含量过高，则会引起面缩率下降，特别是冲击韧性下降较为明显，同时对钢的焊接性也不利，因此钢中硅含量不应过高，本发明钢硅含量上限定为0.50％。