[发明专利]一种大规格高均匀性耐磨钢及其制造方法

说明书

一种大规格高均匀性耐磨钢，所述钢的化学成分以重量百分比计为，C：0.1‑0.6％，Mn：4.0‑6.0％，Si：0.30‑0.60％，Cr：0‑3.0％，Ni：0‑2.0％，Mo：0‑1.0％，S≤0.030％，P≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明所述钢板的最大厚度规格可达到400mm以上，在空冷条件下，钢的表面及心部硬度均可以达到HB600以上，且板型优良，同时还具备良好的冲击韧性。本发明所述新型大规格耐磨工件用钢，钢板厚度规格达到400mm时，在具有较高硬度的前提下还具有较高的韧性，同时组织均匀，心部与表面性能差距小，工件组织致密，钢质纯净，各部位的性能均匀。本发明所述钢尤其适用于大断面的耐磨钢工件，例如自磨机/半自磨机衬板等，是一种组织性能均匀、成本低廉且具有优异耐磨性的钢种。

技术领域

本发明涉及合金钢技术领域，尤其涉及一种大规格高均匀性耐磨钢及其制造方法。

背景技术

在冶金、矿山、电力、建材等工业行业中，物料的破碎、研磨等，都要使用大量的大规格耐磨钢工件，典型产品如衬板，承受着不同程度的磨损和冲击，导致耐磨钢工件的使用寿命较短，更换频繁，耗费量极大，是主要的易损件。现有耐磨钢板的最大规格一般不超过80mm，对于较大的破碎设备，耐磨钢工件的体积巨大，厚度规格往往大于300mm。大规格耐磨钢工件在使用过程中主要承受磨损和冲击，服役结束后重量只有原始重量的20％到30％，有时甚至更低，因此对于工件心部硬度及耐磨性的要求逐步提高。为了提高材料的淬透性和淬硬性，碳及提高淬透性的合金元素加入很多，目前大规格耐磨钢工件材质主要有多元合金钢、铬系白口铸铁等，采用铸造的方法生产，既污染环境，各类冶金缺陷也难以控制，冲击韧性很低；上述材质如采用锻造或冲压的成型方法将钢板加工成型为具有目标工件形状的半成品，在加工成型过程中，受加工件容易发生成型缺陷，包括开裂等等，导致成型失败。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种新型大规格耐磨工件用钢，采用中碳、中锰马氏体钢成分设计思路，重点是通过控制锰的含量，大幅降低材料的Ac3温度，同时提高奥氏体的稳定性；采用空冷或炉冷条件进行冷却，即可获得板型优良，且具备良好的冲击韧性的大规格耐磨工件。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种大规格高均匀性耐磨钢，所述钢的化学成分以重量百分比计为，C：0.1-0.6％，Mn：4.0-6.0％，Si：0.30-0.60％，Cr：0-3.0％，Ni：0-2.0％，Mo：0-1.0％，S≤0.030％，P≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，所述钢中的Mn以重量百分比计为4.5-5.5％。

本发明的耐磨钢为中锰含量的马氏体钢，锰含量为5％左右，与碳元素合理的配比大幅提高钢的淬透性及奥氏体的稳定性。现有的低锰含量耐磨钢，其心部组织得不到针状马氏体，因此心部硬度过低；而锰含量过高，钢的基体组织中残余奥氏体比例会变高，造成基体硬度偏低，耐磨性不足的缺点。

进一步地，，所述钢中的化学成分以重量百分比计为，Cr：0.5-1.5％，Ni：0.5-1.5％，Mo：0-0.5％。

本发明中的铬、镍和钼均能够提高钢的淬透性和耐腐蚀磨损性能。

进一步地，所述钢为马氏体钢，其基体组织主要为针状马氏体及少量残余奥氏体。

本发明的钢为马氏体钢，主要为针状马氏体的基体组织使得所述钢具有良好的耐磨性能。

进一步地，所述钢的表面硬度为HB500-650，且其心部硬度不低于表面硬度的90％；室温冲击功A_kv在20J/cm²以上。

进一步地，所述钢的厚度规格最大为400mm。