[发明专利]一种耐磨、高强度的碳素结构钢材料

说明书

本发明属于钢材料技术领域，涉及一种耐磨、高强度的碳素结构钢材料，由下列重量百分比的成分组成：C 0.08～0.12％，Si 0.16～0.17％，Cr 1.0～1.2％，Ni 0.15‑0.34％，Al 0.03‑0.05％，N 0.03～0.05％，V 0.5～0.9％，Mo 0.25～0.35％，Mn 0.4～0.7％，Zr 1.0～1.2％，Ta 0.01‑0.05％，S 0.001‑0.005％，B 0.004‑0.005％，Ba 0.002‑0.004％，P≤0.0015％，余量Fe；本发明利用稀土元素和工艺处理结合，在提高强度和耐磨性等方面作用显著，解决了钢材强度和耐磨性不兼备的技术问题。

技术领域

本发明属于碳素结构钢材料技术领域，具体涉及一种耐磨、高强度的碳素结构钢材料。

背景技术

碳素结构钢分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢两类。普通碳素结构钢含杂质较多，价格低廉，用于对性能要求不高的地方，强度较低，但塑性、韧性、冷变形性能好；除少数情况外，一般不作热处理，直接使用；多制成条钢、异型钢材、钢板等；主要用于铁道、桥梁、各类建筑工程，制造承受静载荷的各种金属构件。优质碳素结构钢钢质纯净，杂质少，力学性能好，可经热处理后使用；用于制造中小齿轮、轴类、活塞销以及各种机械零件及紧固件等；但是优质碳素结构钢的碳含量和锰含量均较低，导致强度和硬度较低。所以碳素结构钢强度和耐磨性或韧性很难兼具。

另一方面，随着建筑业的迅速发展，人们对钢铁材料性能要求的不断提高，在保证高强度的同时要具有良好的耐磨性；目前国内生产的钢材料，一般是钢中加入微合金元素，进而提高产品的性能。研究表明，钢种加入微量的V、Ti、Nb等合金元素，析出细小弥散的碳、氮化物对晶粒细化、析出强化、控制再结晶等方面均有重要作用，从而进一步提高钢的强度；但是通常钢材的强度和耐磨性是一对矛盾体；在提高钢筋强度的同时，往往造成韧性和耐磨性的降低。

因此，如何控制提高碳素结构钢的强度，同时改善其耐磨性，成为我国钢铁行业亟需解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种集操作简单、耐磨、强度高、寿命长等优点为一体的碳素结构钢材料。

为了实现以上目的，本发明提供一种耐磨、高强度的碳素结构钢材料，由下列重量百分比的成分组成：

C：0.08～0.12％，Si：0.16～0.17％，Cr：1.0～1.2％，Ni 0.15-0.34％，Al 0.03-0.05％，N：0.03～0.05％，V：0.5～0.9％，Mo：0.25～0.35％，Mn：0.4～0.7％，Zr：1.0～1.2％,Ta：0.01-0.05％，S：0.001-0.005％，B：0.004-0.005％，Ba：0.002-0.004％，P≤0.0015％，余量是Fe和不可避免的杂质；其中(Mo+V)≥0.8％，(Mn+V)≤1.3％。

本发明还提供一种耐磨、高强度的碳素结构钢材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照各化学成分重量称取组分，混合物料，经过冶炼，浇铸成钢坯；热压炉进行热轧；预热段≤850℃，开轧温度1050～1080℃，终轧温度为860～880℃，钢坯加热时间3～5h；热轧后开启高压水除磷；

(2)成卷：成卷时的卷取温度为600～620℃，成卷后的钢坯再次开启高压水除磷；

(3)冷轧：冷轧压下率控制在50～55％；

(4)退火与延伸：对钢材进行连续退火，退火后进行平整延伸，得到碳素结构钢。

优选的，步骤(2)中，所述热轧的压下率≥90％；热轧后除磷的压力为15～20MPa。

优选的，步骤(2)中，所述成卷后的钢坯再次开启高压水除磷的压力为12～14MPa。