[发明专利]一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于金属复合板生产技术领域，特别涉及一种普碳钢与耐磨钢复合钢 板及其生产方法。适用于输煤煤斗、矿车车斗及水电站冲刷槽等耐磨部件。

背景技术

鉴于煤斗、车斗存在煤渣和矿渣的反复摩擦及泥沙等的冲刷作用，普通碳钢无 法满足使用要求，需要使用高表面硬度的耐磨钢。但高硬度耐磨钢往往碳含量较高， 在具有高强度和高硬度的同时，塑性和韧性较差，加工成型性能不佳，整体成型困 难，容易产生裂纹等问题。因此，目前在车斗等具有耐磨要求的部件，多在普碳钢 Q235B等基础上堆焊一层耐磨材或机械式内衬一层耐磨钢板，使得工件既容易成型 又能满足高耐磨性能的需要，但堆焊操作相对复杂、需要多次修补且焊料成本较高； 而内衬耐磨板，在冲击、振动和反复摩擦过程中容易脱落，不方便使用也有安全隐 患。若采用热轧耐磨复合板，碳钢和耐磨钢实现了冶金结合，兼具耐磨钢的表面高 硬度、良好的耐磨性和普碳钢相对优良的加工成型性能，节省了堆焊及多次修补工 序；此外复合各层之间属于牢固的冶金结合，也不会出现脱落问题。在综合性能上 大大优于单一的碳钢及碳钢堆焊耐磨层或内衬耐磨钢板的情形，大大降低修补次数 和工程造价，物美价廉，具有广阔的应用前景。

公开号CN102873091A公布一种通过真空室和电子束焊接组坯方式生产热轧耐 磨复合板的方法，但其组坯过于复杂，实际生产中凹槽加工困难，也不利于提高生 产效率和成材率，而且真空室和电子束焊接装备的投资巨大。本发明所用方法相对 简单、效率高且投资较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法，解决了 使复合板同时兼具耐磨钢和普碳钢性能的问题。

一种普碳钢与耐磨钢复合钢板，其中，普碳钢满足GBT700～2006要求，其重量 百分含量为，C：≤0.20％；Si：≤0.35％；Mn：≤1.40％；P：≤0.045％；S：≤0.045％； 余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由铁素体加珠光体组织组成。耐磨钢成分 满足GBT24186～2009要求，重量百分含量为C≤0.30％,Mn≤2.0％,Si≤0.70％，此外还 含有Cr：≤1.0％,Ni：≤1.0％,Mo：≤1.0％等增加耐磨性合金元素，余量为Fe和不可 避免杂质元素。在两块普碳钢之间刷涂隔离剂，隔离剂成分为MgO和Al₂O₃，其质 量比2:1。

一种普碳钢与耐磨钢复合钢板的生产方法，除保证复合界面结合强度和探伤性 能外，其轧制、水冷及热处理工艺的设计需要同时保证耐磨钢以及普碳钢各自的性 能要求，工艺参数控制点需要通过大量的实验才能获得。具体步骤及参数如下：

采用双坯叠轧,钢坯对称复合，上下两层为耐磨钢，中间两层为普碳钢，在碳钢 与耐磨钢之间不加助焊剂，在两层普碳钢之间加入隔离剂；然后对钢坯进行四边焊 接封边，利用真空扩散泵进行抽真空处理。

1、将冶炼好的普碳钢和耐磨钢坯分别进行开坯轧制，轧到设计的中间尺寸；然 后对钢坯进行表面抛磨处理，露出新鲜金属后进行复合组坯，钢坯为对称复合，上 下两层为耐磨钢，中间两层为普碳钢，且在普碳钢之间加入隔离剂。然后对钢坯进 行四边焊接封边，利用真空扩散泵进行抽真空处理，真空度达到2～6×10^-3Pa。

2、加热温度控制在1170～1250℃，一阶段直轧开轧温度控制在1100～1200℃， 单道次压下率在15～30％，终轧温度控制在850～950℃，轧后待温入水或空冷。

3、入水温度控制在800±20℃，水冷冷速15～25℃/S,终冷温度300～400℃。

4、对空冷板进行离线调质热处理，880～940℃淬火后再经250～450℃回火。

本发明的普碳钢与耐磨钢复合钢板：其复合界面的剪切强度在210MPa以上， 探伤整体无缺陷，即100％结合。同时可保证普碳钢和耐磨钢的各项性能要求，耐磨 钢表面硬度达到360～440HB。

本发明内容的构成要点立足于以下认识：钢坯结合面的氧化铁皮清理效果对于 钢板的复合效果影响有较大的影响，为满足钢坯复合的要求，真空度需要达到10^-3Pa 级的高真空要求。轧制过程轧钢工艺的设计需要兼顾两块钢板的复合效果(即复合 界面的剪切强度)以及耐磨钢和普碳钢各层的相关性能要求，因此需要独特的轧制 及水冷或热处理工艺来加以实现。