[发明专利]一种强耐磨、耐冲击的铌钛微合金化高碳合金钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种强耐磨、耐冲击的铌钛微合金化高碳合金钢，其化学成分质量百分比为：C：0.65~0.85%、Si：0.20~0.45%、Mn：0.80~1.00%、P：≤0.015%、S：≤0.015%、Ni：0.05~0.10%、Cr：0.75~0.95%、Al：0.010~0.045%、Nb：0.020~0.050%、Ti：0.010~0.050%、[H]≤0.0002%、[O]≤0.002%、[N]≤0.006%，其余Fe。从上述配方可知，本发明的一种强耐磨、耐冲击的铌钛微合金化高碳合金钢及其生产方法，在原有成分基础上添加适量的微合金元素Nb和Ti，以控制奥氏体晶粒尺寸，使Nb、Ti元素进行微合金化，通过优化该钢的化学成分，拓宽钢球的轧制生产工艺窗口，并且提高钢合金的耐磨性和韧性，避免钢球再次出现提前破碎。

技术领域

本发明涉及钢铁行业中的高碳合金钢的技术领域，具体涉及一种强耐磨、耐冲击的铌钛微合金化高碳合金钢及其生产方法。

背景技术

随着全球富矿储量的日益减少，以及市场对金属需求的逐步增加，需要处理的矿石量逐年增长，这要求选矿设备规模不断扩大，性能不断提高[1]。选矿的关键流程之一是磨矿[2]，磨矿工艺不断地朝着更加优化的加工流程演变，其明显的趋势是采用大型半自磨机流程，取代传统的碎磨流程，使流程简化，基础建设投资费用降低，生产成本降低，生产效率提高。半自磨设备大型化，成为国内外大型矿山的发展趋势。

钢球作为半自磨机中的主要研磨介质，起到物料破碎研磨的作用。随着半自磨机向大型化的发展，对耐磨钢球的抗破碎性能和耐磨性能提出了更高的要求；

研制大规格钢球成为耐磨钢球生产厂家追求的目标。从耐磨钢球生产工艺和钢球性能对比可知，锻球与轧球的硬度值相近，但锻球的冲击值高于轧球。

然而，生产轧球也有一定的优势，如环境污染小、能源消耗低，自动化程度高，生产效率较高。应用轧制工艺生产大规格耐磨钢球成为钢球生产企业的一种追求。

合金钢球在做落球试验时，钢球出现提前破碎的现象，即第一个破碎球的落球循环次数低至千余次，远远低于目标循环次数2万的要求，满足不了耐磨钢球生产厂家对钢球的寿命要求。经分析研究，破碎钢球晶粒粗大是引起钢球开裂的一个重要原因。当前耐磨钢球的化学成分设计不当，产品质量不稳定，造成生产工艺窗口狭窄。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种强耐磨、耐冲击的铌钛微合金化高碳合金钢及其生产方法，在原有成分基础上添加适量的微合金元素Nb和Ti，以控制奥氏体晶粒尺寸，使Nb、Ti元素进行微合金化，通过优化该钢的化学成分，拓宽钢球的轧制生产工艺窗口，并且提高钢合金的耐磨性和韧性，避免钢球再次出现提前破碎；通过调整C、Mn、Cr、Mo含量，加入微合金元素Nb、Ti，使得高碳合金钢的耐磨性和韧性得到大幅度提高，在保证材料力学性能的前提下，尽量减少固溶强化对基体韧性的损失，改善和增加材料的低温冲击功；通过该生产方法所制备得到的钢，其晶粒细小、充分均匀分布在合金内，极大提高了高碳合金钢的耐磨性和韧性；用该种微合金高碳合金钢制成的钢球，其磨耗大幅度降低。。

本发明所采取的技术方案是：

一种强耐磨、耐冲击的铌钛微合金化高碳合金钢，其化学成分质量百分比为：C：0.65~0.85%、Si：0.20~0.45%、Mn：0.80~1.00%、P：≤0.015%、S：≤0.015%、Ni：0.05~0.10%、Cr：0.75~0.95%、Al：0.010~0.045%、Nb：0.020~0.050%、Ti：0.010~0.050%、[H]≤0.0002%、[O]≤0.002%、[N]≤0.006%，其余Fe。

下面具体说明本发明强耐磨、耐冲击的铌钛微合金化高碳合金钢化学成分的限定理由：

C：0.65~0.85%