[发明专利]耐磨钢、制造耐磨钢的方法、以及由其制成的物品

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及一种耐磨钢、并且更特别地涉及一种具有良好淬透性、良好可焊性、以及高韧度的耐磨钢，并且涉及其制造方法。

相关技术的说明

用于制造多种工具的钢必须具有高的耐磨蚀和耐磨损性以及高的韧度以便避免断裂，这些工具是被用来对磨蚀材料进行提取、移动、以及加工的工具，这些磨蚀材料是诸如长途卡车车厢、推土机、斜槽、以及其他用于开采（煤炭、硬岩、金、银、以及其他物质）、木材和纸、生物质、采石、或者其他类似行业的材料处理设备的衬里。一般，耐磨蚀性和耐磨损性随着硬度和淬透性的增加而增加，而韧度经常随着硬度和淬透性的增加而降低。因此，希望的是用于这些应用的钢具有高硬度和淬透性以及高韧度的组合。

此类钢一般包括显著量值的合金元素诸如Cr、Ni、Si、以及Al来实现高硬度和淬透性与良好韧度的组合，这会使得它们是昂贵的并且难以焊接。

发明概述

本发明是针对一种耐磨钢、一种用于制造耐磨钢板的方法，以及用其制造的物品。本发明的钢的主要组成按重量%计为：0.20%-0.30%的碳、0.40%-1.25%的锰、最大为0.05%的磷、最大为0.01%的硫、0.20%-0.60%的硅、0.50%-1.70%的铬、0.20%-2.00%的镍、0.07%-0.60%的钼、0.022%的-0.10%的钛、0.001%-0.10%的硼、0.027%-0.10%的铝、余量的铁以及附带的杂质。本发明的钢板可以具有回火马氏体的显微结构、至少440HBW表面硬度、至少为表面硬度的90%的中间厚度处硬度，以及在-60°F下为至少20ft-lbs并且在室温下为至少40ft-lbs的横向方向上的韧度。

本发明的用于制造本发明耐磨钢板的方法包括：熔化并且浇铸出一个具有以上详细说明的组成的钢锭或厚板、将该钢锭或厚板热轧成具有希望厚度的板、将该板在1650°F-1700°F奥氏体化、将该板水淬、并且将该板在350°F-450°F下回火。

附图的简要说明

图1显示了耐磨钢和现有技术钢的实验室熔化的熔炼体（heat）的乔米尼（Jominy）淬透性曲线；

图2A显示了实验室生产的耐磨钢板的纵向样品的夏比（Charpy）冲击能量；并且

图2B显示了实验室生产的耐磨钢板的横向样品的夏比冲击能量。

优选实施方式的说明

本发明的耐磨钢的主要组成按重量%计为：0.20%-0.30%的碳、0.40%-1.25%的锰、最大为0.05%的磷、最大为0.01%的硫、0.20%-0.60%的硅、0.50%-1.70%的铬、0.20%-2.00%的镍、0.07%-0.60%的钼、0.022%的-0.10%的钛、0.001%-0.10%的硼、0.027%-0.10%的铝、余量的铁以及附带的杂质。它可以更窄地由以下各项组成（按重量%计）：0.22%-0.26%的碳、0.70%-0.90%的锰、最大为0.025%的磷、最大为0.003%的硫、0.20%-0.40%的硅、0.80-1.00%的铬、0.40-0.60%的镍、0.07%-0.15%的钼、0.022%-0.04%的钛、0.001%-0.003%的硼、0.027%-0.06%的铝、余量的铁以及附带的杂质。并且正常地，该组合物的主要组成可以按重量%计为：0.24%的碳、0.80%的锰、最大为0.010%的磷、最大为0.003%的硫、0.25%的硅、0.90%的铬、0.50%的镍、0.10%的钼、0.03%的钛、0.0015%的硼、0.035%的铝、余量的铁以及附带的杂质。

每种合金元素的范围都经过选择以便实现必要的硬度和淬透性同时维持良好的可焊性。每种合金元素的下限必须是能实现希望的硬度，且上线是必须能确保良好的可焊性。另外，Cr+Mn+Mo可以最小等于1.4%和/或Ni+Si+Cr可以最小等于1.4%、和/或Cr+Si可以最小等于1%，以便确保实现必要的硬度和淬透性从而提供良好的耐磨性。

可以将这种钢熔化并且浇铸成钢锭或板坯。在该熔化和浇铸的过程中，可以根据本领域已知的常见方法将该钢进行脱氧、脱硫、真空脱气、并且针对硫化物形状控制进行处理。脱硫和/或硫化物形状控制可以用于减少大块硫化物夹杂物的量值，该大块硫化物夹杂物的量值会通过充当裂纹成核点而加剧韧度的降低。

然后可以将该钢热轧成1英寸或更小厚度的板。可以利用横轧来改进横向方向的韧度。在热处理之前可以将该钢板保持最小24小时以便允许来自该熔化和/或热轧过程中的任何氢从该钢板中脱气。