專利名稱：一種nm500高強(qiáng)度耐磨鋼板及其熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工程機(jī)械用高強(qiáng)度耐磨鋼板及其制造工藝，具體的說是一種NM500高強(qiáng)度耐磨鋼板及其熱處理工藝。
背景技術(shù)：
耐磨鋼板廣泛地應(yīng)用于冶金、礦山、建材、電力、鐵路和軍事等各個領(lǐng)域中，重點部件包括挖掘機(jī)斗齒、球磨機(jī)襯板、破碎機(jī)顎板、破碎壁、軋白壁、拖拉機(jī)履帶板和鐵路道岔等等。耐磨鋼不僅要具有較高強(qiáng)度及硬度，而且還要有一定韌性和良好的焊接性，因此，通常采用淬火+回火熱處理工藝制造。目前，國內(nèi)按GB/T 24186-2009《工程機(jī)械用高強(qiáng)度耐磨鋼板》主要生產(chǎn)品種為NM360-NM450，通常生產(chǎn)厚度規(guī)格為8_60_。而更高級別的耐磨鋼板需要加入更多的貴重金屬、合金元素保性能，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品無競爭力，國內(nèi)市場的需求 大部分依賴進(jìn)口。在本發(fā)明之前，張家港市鼎力鑄鋼有限公司申請的“一種高強(qiáng)度廉價低合金耐磨鑄鋼”專利(申請?zhí)?201110425482. 1)，該鋼的成分范圍為C O. 20-0. 60%,Mn O. 50-1. 50%,Si O. 50-1. 50%, Cr O. 50-1. 50%, RE〈0. 20%, Ti〈0. 20%, Β〈0· 015%, ΑΚΟ. 150%, Ca〈0. 150%.
其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該鋼采用鑄鋼再經(jīng)常規(guī)熱處理工藝，該鋼種含有貴重的稀土金屬RE和較高的Cr、B等貴重金屬元素，鑄鋼生產(chǎn)成本比連鑄高。還有三一集團(tuán)有限公司申請的“一種低合金超高強(qiáng)度耐磨鋼及其生產(chǎn)方法”專利(申請?zhí)?201210091711. 5)，其成分范圍為C O. 20-0. 35%, Mn O. 60-1. 00%, SiO. 30-0. 70%, Cr O. 70-1. 10%, Ni O. 60-1. 00%, Mo O. 30-0. 70%, La O. 0005-0. 010%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該鋼采用鑄鋼+鍛造+常規(guī)熱處理工藝，該鋼種也添加了貴重的稀土金屬La以及較高的Mo、Ni、Cr等貴重合金元素，不僅成本高，而且鑄鋼的收得率低。另外，寶山鋼鐵股份有限公司申請的“高強(qiáng)度馬氏體耐磨鋼及其生產(chǎn)工藝”專利(專利號ZL200810200029. 9)，其化學(xué)成分為C O. 10-0. 20%, Mn I. 0-2. 0%,Si O. 50-1. 00%, S 彡 O. 004%, P 彡 O. 009%, Nb O. 020-0. 040%, Ti O. 020-0. 030%, VO. 015-0. 060%, B O. 0015-0. 0020%, ΑΚ0. 030%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該鋼采用連鑄坯或鑄錠+TMCP+快速冷卻工藝，成分中主要加入較多的Nb、V、Ti合金化元素，抗拉強(qiáng)度大于1500MPa，-20°C橫向V型沖擊功大于32J。這種鋼雖然成本低，但是采用TMCP+快速冷卻工藝制造，不可避免出現(xiàn)熱成型或焊接部位強(qiáng)度大幅度降低，質(zhì)量不穩(wěn)定。并且由于該鋼含Si較高，雖可以提高鋼的強(qiáng)度，但也顯著降低鋼的韌性和焊接性，因此在使用時受到許多局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種匪500高強(qiáng)度耐磨鋼板及其熱處理工藝，該鋼板制造成本低，硬度分布均勻，質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的強(qiáng)韌性，以及較好的焊接性能。本發(fā)明所述的一種匪500高強(qiáng)度耐磨鋼板，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為CO. 25^0. 28%, Mn O. 8(Γ · 20%, Si O. 2(Γθ· 40%, S ≤ O. 010%, P ≤O. 020%, Cr O. 45^0. 70%,Mo O. 10^0. 30%, Ti O. 010^0. 030%, B O. 0010^0. 0030%, Als O. 015 O. 045%，NbO. 015 O. 050%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所述的一種匪500高強(qiáng)度耐磨鋼板，其性能為布氏硬度值≥470HBW，抗拉強(qiáng)度≥1500MPa,斷后伸長率≥7. 0%，-20°C縱向V型沖擊功≥30J。本發(fā)明的主要化學(xué)成分含量基于以下原理設(shè)計
(I)C O. 25、. 28% :碳是鋼中最重要的固溶強(qiáng)化元素之一，能顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度，但是會對塑性、韌性、焊接性影響較大。將C元素含量控制在O. 25、. 28%的范圍內(nèi)，從而降低該低合金超高強(qiáng)度耐磨鋼的淬裂敏感性；
(2)Si O. 20^0. 40%:硅是鋼中有益元素，有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利傾向。超過O. 50%時，會造成鋼的韌性下降，降低鋼的焊接性能；
(3)MnO. 8(Tl. 20% :錳也可以降低臨界冷卻速度，穩(wěn)定奧氏體，推遲奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變，大大提高淬透性，在低含量范圍內(nèi)，對鋼具有很大的強(qiáng)化作用，能夠提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，同時具有固溶強(qiáng)化效果。若含量太高，不但容易造成鋼板成分偏析，還會使％ (馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度)點下降太多，導(dǎo)致室溫時殘余奧氏體增加，不利于鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，因此錳的含量控制在O. 8(Tl. 20%的范圍內(nèi)；
(4)S≤O. 010%, P≤O. 020% :較高的磷含量可以大幅度提高鋼的耐候性，但是磷在鋼中具有容易造成偏析、惡化焊接性能、顯著降低鋼的低溫沖擊韌性、提高脆性轉(zhuǎn)變溫度，所以，考慮到本發(fā)明耐磨鋼強(qiáng)度較高，控制磷含量≤ O. 020%。硫易與錳結(jié)合生成MnS夾雜，硫還影響鋼的低溫沖擊韌性。因此，應(yīng)盡量減少磷、硫元素對鋼性能的不利影響；
(5)Cr O. 45 0. 70% :Cr的主要作用是提高鋼在淬火時的淬透性。它也可以在加熱時阻礙奧氏體晶粒的長大，在冷卻時增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，降低淬火臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。鉻的增加能顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但可焊性變差，韌性變差，綜合考慮Cr含量控制在O. 45、. 70%的范圍內(nèi)；
(6)Mo O. 1(Γθ. 30%:存在于鋼的固溶體和碳化物中，有固溶強(qiáng)化作用，并可提高鋼的淬透性。鑰屬于縮小奧氏體相區(qū)的元素，鑰在鋼中存在于固溶體相和碳化物相中。在碳化物相中，當(dāng)鑰含量較低時，與鐵及碳形成復(fù)合的滲碳體；當(dāng)含量較高時，則形成它自己的特殊碳化物；
(7)Ti O. 01(Γ0. 030%、Nb O. 015 O. 050% :鈦可形成細(xì)小的鈦的碳、氮氧化物顆粒，在板坯再加熱過程中通過阻止奧氏體晶粒的粗化而得到較為細(xì)小的奧氏體顯微組織。加入少量的Nb —方面可以提高未再結(jié)晶溫度，使鋼在高溫區(qū)軋制時具有足夠的驅(qū)動力通過動態(tài)再結(jié)晶細(xì)化晶粒；同時Nb的加入對控制鋼坯在再加熱階段的晶粒長大過程也有一定的抑制作用。Ti和Nb的碳、氮化物在整個軋制過程中都會析出，形成碳(氮)化物的彌散強(qiáng)化和對晶界的釘扎作用，實現(xiàn)細(xì)晶強(qiáng)化作用；
(8)B O. 001(Γ0. 0030% :Β是強(qiáng)烈提高淬透性的元素，增加冷裂紋的傾向。在得到相同淬透性的情況下，添加B要比添加其他合金元素更有利于鋼的焊接性。鈦一硼處理的鋼，TiN或者TiN + MnS+M23 (CB) 6復(fù)合物都可作為鐵素體生核位置而細(xì)化鐵素體晶粒；
(9)Als O. 015、. 045% :鋁通常作為脫氧劑加入鋼中，Al也有一定的強(qiáng)化作用，氮化鋁能像其他析出物一樣提高鋼的強(qiáng)度。由于Al的固溶度很低，所以其析出強(qiáng)化效果很有限，過多的Al會使溶解飽和，降低鋼的純凈度。通常酸溶鋁Als的添加量為O. 015、. 045%，全鋁Alt的添加量為O. 020 0. 050%。本發(fā)明還提供了一種匪500高強(qiáng)度耐磨鋼板的熱處理工藝，其熱處理工藝為淬火保溫溫度在830°C 880°C，保溫時間I. 2H 2. OHmin (H為板厚，單位為mm)。本發(fā)明的優(yōu)點是匪500鋼板采用的化學(xué)成分設(shè)計可以控制碳當(dāng)量CEV低于O. 60%，焊接性較好；成分設(shè)計能保證在低合金成分和低碳當(dāng)量的條件下確保鋼的淬透性，不添加貴重的稀土金屬和貴重合金元素Ni、V，且其它貴重合金元素含量少，成本低；鋼板淬火保溫溫度選擇在鋼的兩相區(qū)Acl Ac3中的830°C _880°C保溫，屬亞溫淬火，比常規(guī)淬火加熱及保溫溫度(Ac3以上)低，奧氏體來不及長大，使晶粒得到細(xì)化、均勻，并且鋼板淬火后在室溫下獲得以馬氏體為基體，保留少量彌散分布鐵素體的雙相組織，經(jīng)相變后的馬氏體組織也相應(yīng)的細(xì)化、均勻；采用亞溫淬火進(jìn)行熱處理相對于常規(guī)熱處理(淬火+低溫回火)對韌性的貢獻(xiàn)可提高50%以上。因此，鋼板具有較高的強(qiáng)度、良好的耐磨性、沖擊韌性以及較好的焊接性能。并且本發(fā)明低成本的成分設(shè)計和亞溫?zé)崽幚砉に?，不需要低溫回火?有效地節(jié)約能源、降低生廣成本，進(jìn)一步提聞生廣效率，提聞廣量。具體實施辦法
為了更好的理解本發(fā)明目的，用以下具體實例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例I :一種匪500高強(qiáng)度耐磨鋼板，厚度30mm，其化學(xué)成分組成質(zhì)量百分比C O. 28%, Mn O. 90%, Si O. 28%, S O. 010%, P O. 018%, Cr O. 50%, Mo O. 21%, Ti O. 014%, B
O.0015%, Als O. 029%, Nb O. 050%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。下表I是在此成分下通過控軋空冷及亞溫?zé)崽幚砉に噮?shù)，表2是該成分及亞溫?zé)崽幚砉に噮?shù)下獲得的力學(xué)性倉泛。表I加熱、軋制及亞溫?zé)崽幚砉に嚒?br> 權(quán)利要求
1.一種匪500高強(qiáng)度耐磨鋼板，其特征在于，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為CO. 25、· 28%, Mn O. 8(Γ · 20%, Si O. 2(Γθ· 40%, S ^ O. 010%, P ^ O. 020%, Cr O. 45^0. 70%,Mo O. 10^0. 30%, Ti O. 010^0. 030%, B O. 0010^0. 0030%, Als O. 015 O. 045%，NbO. 015 O. 050%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種W500高強(qiáng)度耐磨鋼板，其特征在于,所述的W500高強(qiáng)度耐磨鋼板性能為布氏硬度值彡470HBW，抗拉強(qiáng)度彡1500MPa，斷后伸長率彡7. 0%，_20°C縱向V型沖擊功> 30J。
3.—種NM500高強(qiáng)度耐磨鋼板的熱處理工藝，其特征在于，其熱處理工藝為淬火保溫溫度在830°C _880°C，保溫時間I. 2H 2. OHmin (H為板厚，單位為mm)。
全文摘要
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度耐磨鋼板制造領(lǐng)域，公開了一種NM500高強(qiáng)度耐磨鋼板及其熱處理工藝，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C0.25~0.28%，Mn0.80~1.20%，Si0.20~0.40%，S≤0.010%，P≤0.020%，Cr0.45~0.70%，Mo0.10~0.30%，Ti0.010~0.030%，B0.0010~0.0030%，Als0.015~0.045%，Nb0.015~0.050%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其熱處理工藝為淬火保溫溫度在830℃-880℃，保溫時間1.2H~2.0Hmin(H為板厚，單位為mm)。本發(fā)明低成本的成分設(shè)計和亞溫?zé)崽幚砉に?，有效地?jié)約能源、降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)的NM500高強(qiáng)度耐磨鋼板具有較高的強(qiáng)度、良好的耐磨性、沖擊韌性以及較好的焊接性能。
文檔編號C21D1/18GK102943212SQ201210523100
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月9日
發(fā)明者趙和明, 陳英俊, 熊文名, 王鵬, 王國文, 彭沖, 劉志芳, 周焱民, 龔紅根, 李學(xué)明, 陽雋覦 申請人:新余鋼鐵集團(tuán)有限公司