[发明专利]超高强高韧耐磨钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种超高强高韧耐磨钢及其制备方法，钢的化学成分为wt％:C 0.25～0.55，Si 1.50～2.50，Mn 1.50～2.20，Cr 0.3～1.0，Mo 0.2～0.8，Re 0.01～0.1，S＜0.01,P＜0.01，其余为Fe。废钢或铁水配以合金料经电弧炉或中频感应炉熔炼，再经VOD、LF精炼，采用连铸或模铸成形。连铸坯或铸锭轧制或锻造成形，再经特殊热处理后，零件抗拉强度1800～2000MPa，延伸率16～18％，冲击韧性aku 60～80J/cm²，硬度HRC 55～62。这种超强耐磨钢不仅具有焊接性能，而且具有突出的塑性，是断后延伸率能达到18％的一种2000MPa级超高强钢。

技术领域

本发明涉及一种1800～2000MPa级SiMnCrMoRe系中碳低合金超高强高韧耐磨钢，特别涉及一种超高强高韧耐磨钢及其制造方法。

背景技术

冶金煤炭矿山领域对耐磨材料的需求量巨大。与耐磨铸铁相比，耐磨钢因其兼具硬度、强度和韧性的综合性能，是应用最为广泛的耐磨材料。在耐磨钢的发展历史中，已经得出明确的结论，贝氏体钢、奥氏体/贝氏体双相钢、马氏体/贝氏体双相钢等都表现出最为优异的综合性能。近年来，以硅为主要合金元素，利用硅在贝氏体转变过程中强烈抑制碳化物析出的特点，可以获得由无碳化物贝氏体铁素体和被碳、硅稳定化了的残余奥氏体组成的奥-贝双相组织，由于无碳化物消除了裂纹或剥落诱因，因而具有优异的强韧性综合力学性能，是目前世界上最为青睐的新一代高强高韧耐磨钢，但是，在稍高于该钢马氏体转变温度进行长时间(1～3星期)的过冷奥氏体低温贝氏体等温转变，虽然获得了由30 100纳米级厚度的板条贝氏体铁素体和残余奥氏体组成的纳米结构无碳化物贝氏体组织，并具有超高强度和较高的断裂韧性，以及较好的压缩塑性，但其等温转变速度极为缓慢。因工业生产的周期长、效率低，而且其含碳量超过0.6％，属于高碳合金钢，焊接性能差，很难得到应用。虽然在后续的研究中，加入Co和Al加速贝氏体转变速度，降低Mn比增加Co能更有效地加速贝氏体转变，而且带来显著的成本降低，但在规模化生产中，特别是大型工件的等温淬火工艺，在工业生产中很难实现。

钢铁材料强韧性同时提高是材料科研工作者追求的目标之一，细化组织几乎是唯一途径。杰出性能的低温贝氏体就是因其板条厚度几十纳米而使强韧性得以同时提高。如何加快贝氏体-马氏体转变速度，又保证获得纳米级无碳化物贝氏体-马氏体组织是高强高韧钢能否实现工业应用推广的关键。除了要对钢的化学成分恰当设计外，使其具有良好的焊接性能，低的MS转变温度，保证其获得低温贝氏体转变条件，还要利用相转变形成的更多的界面缺陷，提供更多的贝氏体形核位置，加快残余奥氏体的等温贝氏体转变速度，提高工业生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有可焊性、可锻性，可实现工业化生产的低成本超高强高韧耐磨钢及其制造方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明通过下述技术方案实现：

一种超高强高韧耐磨钢，钢的化学成分为wt％:C 0.25～0.45％，Si 1.50～2.20％，Mn 1.50～2.20％，Cr 0.30～1.0％，Mo 0.20～1.0％，Re 0.01～0.1％，S＜0.01％，P＜0.01％，其余为Fe。

一种超高强高韧耐磨钢的制备方法，包括：

(1)电弧炉或中频感应炉冶炼，LF、VOD精炼，出钢温度1550±20℃,浇入钢锭模或连铸结晶器；

(2)钢锭或连铸坯经轧制或锻造成形后成为型材或锻件，加热到930±20℃，保温1.5～3h后随炉冷却到400℃以下时出炉，进行退火处理；

(3)机加工零件或锻件加热到940±20℃，保温20min到3小时后淬火；