[发明专利]一种高硬度高韧性耐磨钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐磨钢，特别是涉及一种高硬度高韧性耐磨钢板及其制造方法。

背景技术

耐磨钢板广泛应用于工作条件特别恶劣，要求高强度，高耐磨性能的工程、采矿、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上。如推土机，装载机，挖掘机，自卸车及抓斗、堆取料机、输料弯曲结构等。

近几十年来，耐磨钢的开发与应用发展很快，一般增加碳含量并加入适量的微量元素，如铬、钼、镍、钒、钨、钴、硼和钛等，充分利用析出强化、细晶强化、相变强化和位错强化等不同强化方式提高耐磨钢的力学性能。大多数耐磨钢为中碳、中高碳和高碳合金钢，增加合金含量会导致成本提高和焊接性能下降，这些缺点制约了耐磨钢的进一步发展。

材料的耐磨性主要取决于其硬度，而韧性对材料的耐磨性也有着非常重要的影响。单单提高材料的硬度并不能保证材料在复杂工况下具有较佳的耐磨性和较长的使用寿命。通过调整成分与热处理工艺，控制低合金耐磨钢硬度和韧性的合理匹配，得到优良的综合机械性能，使其满足不同磨损工况的需要。

CN1140205A公开了一种中碳中合金耐磨钢，其碳及合金元素(Cr、Mo等)含量均高于本发明，这必然导致焊接性能与机械加工性能较差。

CN1865481A公开了一种贝氏体耐磨钢，与本发明相比，其合金元素(Si、Mn、Cr、Mo等)含量较高，力学性能较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种高硬度高韧性耐磨钢板，在添加微量合金元素基础上实现高硬度和高韧性的匹配，并具有良好的机械加工性能，有益于工程上的厂泛应用。

为实现上述目的，本发明的高硬度高韧性耐磨钢板的化学成分重量百分比含量为：C：0.36-0.45％、Si：0.10-0.30％、Mn：0.40-1.00％、P≤0.015％、S≤0.010％、Nb：0.010-0.040％、Al：0.010-0.080％、B：0.0010-0.0020％、Ti：0.005-0.050％，Ca：0.0010-0.0080％、V≤0.080％、Cr≤1.00％、RE≤0.10％、N≤0.0080％，O≤0.0060％、H≤0.0004％，且满足：0.025％≤Nb+Ti≤0.080％，0.030％≤Al+Ti≤0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明钢耐磨钢的显微组织主要为马氏体和残余奥氏体，其中残余奥氏体体积分数≤5％。

本发明的另一个目的在于提供该高硬度高韧性耐磨钢板的制造方法，该方法依次包括冶炼、铸造、加热、轧制和冷却等步骤。其中加热步骤中，加热到温度为1000-1250℃；轧制步骤中，开轧温度：950-1200℃，终轧温度：800-950℃；轧后直接冷却步骤中，采用水冷，停冷温度：室温至300℃。

由于本发明中科学设计了碳及合金元素含量，通过微合金元素的细化强化作用及控制轧制控制冷却过程的细化强化效果，使得钢板具有优异的力学性能(强、硬度、延伸率、冲击性能等)和耐磨性能。

本发明通过合理设计化学成分(C、Si、Mn、Nb等元素的含量及配比)，严格控制了碳和微合金含量。由于不含有Mo和Ni等元素，可大幅降低耐磨钢生产成本。

本发明的耐磨钢板具有很高的硬度及较佳的冲击韧性等，易进行切割、弯曲等机械加工，具有很强的适用性。

本发明生产的高硬度高韧性耐磨钢板：布氏硬度为570-630HBW；-40℃夏比V型纵向冲击功为40-60J。优选地，布氏硬度为600-630HBW。具有优异的力学性能，具有很强的适用性。

本发明与现有技术钢的不同之处主要体现在以下几方面：

从化学成分上看，本发明涉及的耐磨钢的化学成分除C、Si、Mn等元素外，添加了少量Nb等元素，具有成分简单、成本低廉等特点；

从生产工艺上看，本发明涉及的耐磨钢板采用TMCP工艺生产，无需离线淬火和回火等热处理工序，具有生产流程短，生产效率高，节约能源，降低生产成本等特点；

从产品性能上看，本发明专利涉及的耐磨钢板具有高硬度、高低温韧性；

从显微组织上看，本发明专利涉及的耐磨钢，显微组织主要为细的马氏体和残余奥氏体，其中残余奥氏体体积分数≤5％，有益于耐磨钢板强硬度与韧性的良好匹配。

本发明涉及的耐磨钢板具有较明显的优势。控制碳和合金元素含量，研发低成本、力学性能佳、生产工艺简单的耐磨钢是社会经济和钢铁工业发展的必然趋势。

附图说明