[发明专利]一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢及其制造方法

说明书

一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢，化学组成按重量百分数含量为C：0.18～0.60％、Si：0.30～1.20％、Mn：1.00～3.00％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.2～1.00％、Mo：0.10～0.50％、B：0.0005～0.003％、S：≤0.005％、P：≤0.015，余量为铁和不可避免的杂质元素；其中，C、Ti的含量满足0.10％≤C％－Ti％/4≤0.40％；低合金超级耐磨钢中含有均匀分布的微米级TiC粒子和纳米级TiC粒子的双尺度TiC粒子。所述超级耐磨钢制备方法，包括冶炼、凝固成型、轧制、冷却和热处理步骤，其中冷却时，将轧制后的钢超快速冷却至450～750℃，然后进行堆冷。本发明耐磨钢的硬度在HB360‑550，耐磨性能达到相同硬度传统超级耐磨钢板的1.5～3.0倍，并且使用性能满足相关设备的使用需求。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢及其制造方法。

背景技术

低合金耐磨钢由于成本低、工艺简单、综合性能好，被广泛应用到工程机械、矿山机械、交通机械、冶金机械等领域。

低合金耐磨钢的基体组织以马氏体或回火马氏体为主，其耐磨性能与马氏体基体的硬度直接相关，即低合金耐磨钢的级别越高硬度越高；究其原因，低合金耐磨钢依靠基体的硬度来抵抗磨损，磨损机制为微切割或者微犁耕，单纯提高硬度，只是提高了抵抗磨损的能力，并没有改变磨损机制。

近几年，国内已经成功开发并可批量稳定生产NM360-NM600全系列低合金耐磨钢，但市场上应用最广泛的低合金耐磨钢依然是NM360-NM500。其主要原因是，高等级耐磨钢硬度太高，加工和焊接等使用性能大幅度降低，已经不能满足一些既要求超高的耐磨性能又需要保证一定使用性能的设备要求。因此，改变常用的提高硬度提高耐磨性能的方法，在低合金耐磨钢中引入第二相耐磨相，实现既可以大幅度提高耐磨性能的同时又可以保障良好的使用性能，成为新一代低合金耐磨钢发展的方向。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢及其制造方法。耐磨性能达到相同硬度传统低合金超级耐磨钢板的1.5～3.0倍，并且使用性能满足相关设备的使用需求。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种双尺度TiC粒子复合强化低合金超级耐磨钢，其特征在于，低合金超级耐磨钢的化学组成按重量百分数含量为：C：0.18～0.60％、Si：0.30～1.20％、Mn：1.00～3.00％、Cr：0.20～0.40％、Ti：0.20～1.00％、Mo：0.10～0.50％、B：0.0005～0.003％、S：≤0.005％、P：≤0.015，余量为铁和不可避免的杂质元素；其中，C、Ti的重量百分含量满足0.10％≤C％－Ti％/4≤0.40％；低合金超级耐磨钢中含有均匀分布的微米级TiC粒子和纳米级TiC粒子。

优选地，低合金超级耐磨钢中，Nb≤0.10％、V≤0.10％、Cu≤0.20％、Pb≤0.02％、Sn≤0.03％、H≤2.0PPm、O≤0.0020％、N≤0.0045％。

优选地，微米级TiC粒子和纳米级TiC粒子的体积分数为0.5～2.0％；微米级TiC粒子的平均尺寸为3～5μm，纳米级TiC粒子的平均尺寸为5～25nm。