[发明专利]高韧性TiC粒子增强型马氏体耐磨钢板制造方法

说明书

本发明属于工程材料领域，提出了一种高韧性TiC粒子增强型马氏体耐磨钢板制造方法。基于转炉冶炼、炉外精炼、保护浇铸、连铸坯加热、轧制及热处理步骤，采取降低浇铸温度、高渗透轧制和设定轧制压缩比，实现控制高韧性TiC粒子尺寸在1.0‑2.5μm。通过该方法能够稳定生产高韧性TiC粒子增强型马氏体耐磨钢板，钢板硬度为400‑450HB，抗拉强度为1200‑1350MPa，延伸率在10％‑13％，‑20℃冲击吸收功可达35J以上，耐磨性为同硬度传统耐磨钢的1.5倍以上。

技术领域

本发明涉及工程材料领域，尤其涉及高韧性TiC粒子增强型马氏体耐磨钢板制造方法。

背景技术

传统低合金耐磨钢的组织通常选用单相马氏体，其耐磨性能与马氏体基体的硬度直接相关，提高其耐磨性的主要方法是提高碳含量和马氏体的硬度。然而，随着钢中碳含量和硬度的增加，钢的加工性和焊接性将严重恶化，难以满足装备制造相关要求。在较硬的马氏体基体上引入超硬TiC粒子，通过超硬TiC粒子增加耐磨性，在相同硬度条件下获得更优异的耐磨性能。但大量TiC粒子的加入会对力学性能产生影响，尤其是延伸率和韧性，而在冶金、建筑等工业行业中，使用大量的耐磨钢，部分工件形状复杂，制备过程需要经过弯曲成型，因此对钢板的韧性和成型性都有一定的要求。TiC粒子的尺寸会对韧性产生较大的影响，粒子细化可以提高韧性，但是小粒子在磨损过程中比较容易被磨料去除，因此需要找到合适的粒子尺寸范围，既保证钢板具有较好的耐磨性，又可以获得较高的韧性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性TiC粒子增强型马氏体耐磨钢板制造方法，制备得到的钢板硬度为400-450HB，抗拉强度为1200-1350MPa，延伸率在10％-13％，-20℃冲击吸收功可达35J以上，耐磨性为同硬度传统耐磨钢的1.5倍以上。提出了适当降低浇铸温度、高渗透轧制和合理的轧制压缩比相结合的轧制工艺，以实现高韧性TiC粒子增强型马氏体耐磨钢板的稳定化工业生产。

本发明的技术方案：

一种高韧性TiC粒子增强型马氏体耐磨钢板制造方法，包括步骤：转炉冶炼、炉外精炼、保护浇铸、连铸坯加热、轧制及热处理；制备得到的钢板化学组成按重量百分含量为C：0.20-％0.40％；Mn：0.50％-1.00％；Si：0.20％-0.30％；Mo：0.20％-0.50％；Ti：0.30％-0.80％；Cr：0.50％-1.00％；N≤0.004％；S≤0.002％；P≤0.008％；余量为Fe和不可避免的杂质元素；其中，所述保护浇铸中采取降低浇铸温度；所述轧制中采取高渗透轧制和设定轧制压缩比，实现控制高韧性TiC粒子尺寸在1.0-2.5μm。

所述转炉冶炼时选取优质钢水，其化学成分采用取消铌微合金化，添加钢水质量的0.20wt％-0.50wt％的Mo和0.50wt％-1.00wt％的Cr提高淬透性；控制有害元素含量：N≤0.004wt％、S≤0.002wt％、P≤0.008wt％。

所述降低浇铸温度具体为设定中间包过热度在20-30℃；在保证能够顺利完成浇铸的前提下，降低浇铸温度，可以细化铸坯中的粒子尺寸，减少粗大粒子产生的概率，全程保护浇铸。

所述高渗透轧制具体为连铸坯出加热炉后，使用轧机的高压除鳞装置对板坯进行除鳞和降温，使连铸坯表面温度在920-960℃，板坯心部温度在1000-1100℃。高渗透性轧制可以保证钢板心部粒子充分细化，提高钢板心部力学性能。

控制粒子尺寸在1.0-2.5μm之间是该方法的终极目标，通过设定合理的轧制压缩比，对粒子尺寸进行调控，粒子细化可以提高韧性。所述采用两阶段控制轧制6-14道次，轧制压缩比≥5，精轧开轧温度为900-940℃之间。

所述热处理中的淬火温度为850-900℃，加热时间为0.5-2小时，回火温度为180-220℃，保温时间为1-3小时。