專利名稱：一種經濟型耐磨鋼板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及耐磨鋼，特別是涉及一種經濟型耐磨鋼板及其制造方法，該經濟型耐磨鋼板的布氏硬度為150-300HB，顯微組織為球化退火組織。
背景技術：
耐磨鋼板一般用于要求高強、硬度，高耐磨性能的工程、采礦等行業(yè)機械產品上，如挖掘機、刮板運輸機等。傳統(tǒng)耐磨鋼為奧氏體高錳鋼，其在大的沖擊載荷作用下，可發(fā)生應變誘導馬氏體相變，強硬度提高，進而提高耐磨性。奧氏體高錳鋼受限于合金元素含量高、機械加工困難等缺點，并不能夠在機械設備中廣泛應用。近些年研究低碳低合金馬氏體耐磨鋼較多，其主要通過添加適量的碳及合金元素，通過淬火和回火或TMCP等方式進行生產。此種耐磨鋼主要特點為強硬度高，并且具有一定的韌性和焊接性，能夠廣泛的適用于工程、煤礦等機械設備。然而對某些需要加工性能優(yōu)異，同時具有一定耐磨性的設備而言，高強硬的耐磨鋼并不滿足要求。中國專利CN101250673公開了一種低碳低合金耐磨鋼，采用淬火+回火熱處理工藝生產，強硬度很高，這必然導致機械加工性能略差，對需要精細機械加工的設備而言尤不適用。中國專利CN102560272A公開了一種中碳低合金耐磨鋼，采用TMCP工藝生產，強硬度非常高，機械加工性能必然較差，對需要精細機械加工的設備而言也不適用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在 于針對需要精細加工的耐磨材料提供一種經濟型耐磨鋼板及其制造方法，該經濟型耐磨鋼板在添加微量合金元素的基礎上實現(xiàn)了硬度和耐磨性的良好匹配，其布氏硬度為150-300HB，組織性能十分均勻，尤其具有優(yōu)異的機械加工性能，十分有益于工程上的廣泛應用。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案:一種經濟型耐磨鋼板，其化學成分的重量百分比為:C:0.50 0.60%，Si:0.10 0.50%, Mn:0.50 L 50%, P^0.015%, S^0.010%, Cr:0.20 L 00%, Al:
0.010 0.080%,0.0010%彡 Ca 彡 0.0080%,N^0.0080%,O ^ 0.0080%,H^0.0004%,其余為Fe和不可避免的雜質；上述經濟型耐磨鋼板的布氏硬度為150-300HB，其顯微組織為球化退火組織。本發(fā)明的經濟型耐磨鋼板中的各化學成分作用如下:碳:碳是耐磨鋼中最基本、最重要的元素，可以提高鋼的強度和硬度，進而提高鋼的耐磨性，但其對鋼的韌性和焊接性能不利，因此，應合理控制鋼中的碳含量為
0.50-0.60wt.%，優(yōu)選為 0.51-0.60wt.V0o硅:硅固溶在鐵素體和奧氏體中提高它們的硬度和強度，然而硅含量過高會導致鋼的韌性急劇下降。同時考慮到硅與氧的親和力比鐵強，焊接時容易產生低熔點的硅酸鹽，增加熔渣和熔化金屬的流動性，影響焊縫質量，因此含量不易過多，本發(fā)明耐磨鋼中控制硅含量為 0.10-0.50wt.%，優(yōu)選為 0.10-0.40wt.V0o錳:錳強烈增加鋼的淬透性，降低耐磨鋼轉變溫度和鋼的臨界冷卻速度。但錳含量較高時，有使晶粒粗化的傾向，并增加鋼的回火脆敏感性，而且容易導致鑄坯中出現(xiàn)偏析和裂紋，降低鋼板的性能，本發(fā)明耐磨鋼中控制錳含量為0.50-1.50wt.%，優(yōu)選為
0.50-1.30wt.% ο鉻:鉻可以降低臨界冷卻速度、提高鋼的淬透性，提高強度和硬度。鉻在回火時能阻止或減緩碳化物的析出與聚集，可以提高鋼的回火穩(wěn)定性，本發(fā)明耐磨鋼中控制鉻含量為 0.20-1.0Owt.%，優(yōu)選為 0.30-0.90wt.%。鋁:鋁和鋼中氮能形成細小難溶的AlN顆粒，細化鋼的晶粒。鋁可細化鋼的晶粒，固定鋼中的氮和氧，減輕鋼對缺口的敏感性，減小或消除鋼的時效現(xiàn)象，并提高鋼的韌性，本發(fā)明耐磨鋼中鋁含量宜控制在0.010-0.080wt.%，優(yōu)選為0.020-0.060wt.%。鈣:鈣對鑄鋼中夾雜物的變質具有顯著作用，鑄鋼中加入適量鈣可將鑄鋼中的長條狀硫化物夾雜轉變?yōu)榍驙畹腃aS或(Ca，Mn) S夾雜，鈣所形成的氧化物及硫化物夾雜密度小，易于上浮排除。鈣還顯著降低硫在晶界的偏聚，這些都有益于提高鑄鋼的質量，進而提高鋼的性能。本發(fā)明耐磨鋼中控制鈣含 量0.0OlOwt.% ^ Ca ^ 0.0080wt.%，優(yōu)選為
0.0OlOwt.% ^ Ca ^ 0.0050wt.%。磷與硫:在耐磨鋼中，硫與磷均為有害元素，它們的含量要嚴格控制，本發(fā)明所涉及鋼種中控制磷含量< 0.015wt.優(yōu)選為磷含量< 0.012wt.% ;應控制硫含量彡0.0lOwt.%，優(yōu)選為硫含量彡0.005wt.%0氮、氧與氫:鋼中過多的氧和氮對鋼的性能尤其是焊接性和韌性是十分不利的，但控制過嚴會大幅增加生產成本，因此，本發(fā)明所涉及鋼種中控制氮含量< 0.0OSOwt.%，優(yōu)選為氮含量彡0.0050wt.% ;控制氧含量彡0.0080wt.%，優(yōu)選為氧含量彡0.0050wt.% ;控制氫含量彡0.0004wt.%，優(yōu)選為氫含量彡0.0003wt.%。本發(fā)明通過合理設計鋼中的化學成分并嚴格控制了碳和其他合金的含量，進而控制了合金成本。本發(fā)明的經濟型耐磨鋼板，其顯微組織主要為球化退火組織，其布氏硬度為150-300HB。本發(fā)明的經濟型耐磨鋼板具有較高的硬度和耐磨性，且兩者具有良好的匹配，易進行切割等機械加工，具有很強的適用性。本發(fā)明的經濟型耐磨鋼板的制造方法，包括如下步驟:按上述化學成分配比冶煉，經鑄造、加熱、軋制和熱處理等步驟，獲得所述經濟型耐磨鋼板。其中加熱步驟中，加熱溫度為1000-1250°C，保溫時間為2 3小時；軋制步驟中，采用自由軋制，軋后空冷；在熱處理步驟中，采取球化退火，加熱溫度為600-800°C，保溫時間為4-10小時，之后隨爐自然冷卻；所獲得的經濟型耐磨鋼板的布氏硬度為150-300HB，其顯微組織為球化退火組織。優(yōu)選的，在所述加熱步驟中，加熱溫度為1050_1250°C ;更優(yōu)選的，所述加熱步驟中，加熱溫度為1080-1250°C ;最優(yōu)選的，所述加熱步驟中，加熱溫度為1100-1250°C。優(yōu)選的，在所述熱處理步驟中，加熱溫度為620-800°C ;更優(yōu)選的，所述熱處理步驟中，加熱溫度為650-800°C ;最優(yōu)選的，所述熱處理步驟中，加熱溫度為670-800°C。優(yōu)選的，所述軋后空冷采用軋后堆垛空冷，即軋后堆垛空冷。本發(fā)明通過合理的設計鋼中化學成分并嚴格控制了碳和合金元素的含量，采用中高碳低合金成分體系，不含有鑰和鎳等貴重元素，通過碳及合金元素的細化強化作用以及退火過程的均勻化作用，使耐磨鋼板在具有較高的硬度和較好的耐磨性的同時，具有易切割等優(yōu)異的機械加工性能，因此具有很強的適用性。本發(fā)明的耐磨鋼板與現(xiàn)有技術相比主要體現(xiàn)在以下幾方面:1、從化學成分上看，本發(fā)明的耐磨鋼板的合金成分以中碳低合金為主，不含Mo、Ni等貴重金屬，充分利用C、Cr等元素的強化、韌化作用，保證耐磨鋼板具較佳的力學性能和耐磨性能等。2、從生產工藝上看，本發(fā)明的耐磨鋼板采用退火工藝生產，通過控制合適的加熱溫度和保溫時間，最終得到組織細化、球化，硬度適中，尤其易于加工的耐磨鋼板。3、從產品性能上看，本發(fā)明的耐磨鋼板具有硬度適中、韌性較佳(典型力學性能:布氏硬度為150-300HB)，尤其具有優(yōu)異的機械加工性能。4、從顯微組織上看，本發(fā)明的耐磨鋼板，充分利用合金元素及退火工藝相結合得到細小均勻的球化退火組織，有益于力學性能均勻性和易加工性?？傊景l(fā)明的耐磨鋼板具有較明顯的優(yōu)勢，在具有良好的力學、耐磨性同時，尤其具有易于機械加工等特點。


圖1為本發(fā)明實施例6的耐磨鋼板的球化退火組織圖片。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案進一步詳細描述，應當明確，實施例僅僅是對本發(fā)明具體實施方式
的描述，并不對本發(fā)明的保護范圍構成任何限制。以下實施例1-10的經濟型耐磨鋼板和對比例I的耐磨鋼，其化學成分的重量百分含量如表I所示；實施例1-10的經濟型耐磨鋼板和對比例I的耐磨鋼的制造方法為:將相應配比的冶煉原料依次按照如下步驟進行:冶煉一鑄造一加熱一軋制一熱處理；其中，力口熱步驟中，加熱溫度為1000-1250°c ;軋制步驟中，采用自由軋制，軋后空冷；在熱處理步驟中，采取球化退火，加熱溫度為600-800°C，保溫時間為4-10小時，之后隨爐自然冷卻；其具體工藝參數(shù)如表2所示。表I單位:重量百分比
權利要求
1.一種經濟型耐磨鋼板，其化學成分的重量百分比為:c:0.50 0.60%, S1:0.10 0.50%, Mn:0.50 1.50%，P 彡 0.015%，S 彡 0.010%, Cr:0.20 1.00%, Al:0.010 0.080%,0.0010% 彡 Ca 彡 0.0080%, N 彡 0.0080%, O 彡 0.0080%, H 彡 0.0004%，其余為 Fe 和不可避免的雜質；其布氏硬度為150-300HB，其顯微組織為球化退火組織。
2.如權利要求1所述的經濟型耐磨鋼板，其特征在于，C:0.51 0.60% ；Si:0.10 0.40%，以重量百分比計。
3.如權利要求1所述的經濟型耐磨鋼板，其特征在于，Mn:0.50 1.30% ；Cr:0.30 0.90%，以重量百分比計。
4.如權利要求1所述的經濟型耐磨鋼板，其特征在于，P^0.012% ；S ( 0.005%,以重量百分比計。
5.如權利要求1所述的經濟型耐磨鋼板，其特征在于，Al:0.020-0.060%,以重量百分比計。
6.如權利要求1所述的經濟型耐磨鋼板，其特征在于，0.0010% ^ Ca ^ 0.0050%,以重量百分比計。
7.如權利要求1所述的經濟型耐磨鋼板，其特征在于，N^0.0050% ；0 ( 0.0050% ；H^0.0003%,以重量百分比計。
8.權利要求1-7任一所述的經濟型耐磨鋼板的制造方法，包括如下步驟:按上述化學成分配比冶煉，經鑄造、加熱、軋制和熱處理步驟獲得所述經濟型耐磨鋼板；其中，所述加熱步驟中，加熱溫度為1000-1250°C，保溫時間2 3小時；所述軋制步驟中，采用自由軋制，軋后空冷；所述熱處理步驟中，采用球化退火，加熱溫度為600-800°C，保溫時間為4-10小時，之后隨爐自然冷卻；所獲得的經濟型耐磨鋼板的布氏硬度為150-300HB，其顯微組織為球化退火組織。
9.如權利要求8所述的經濟型耐磨鋼板的制造方法，其特征在于，所述加熱步驟中，加熱溫度為1050-1250°C ;更優(yōu)選的，加熱溫度為1080-1250°C ;最優(yōu)選的，加熱溫度為1100-1250°C ;在所述熱處理步驟中，加熱溫度為620-800°C ;更優(yōu)選的，加熱溫度為650-8000C ;最優(yōu)選的，加熱溫度為670-800°C。
10.如權利要求8或9所述的經濟型耐磨鋼板的制造方法，其特征在于，軋后空冷采用軋后堆垛空冷。
全文摘要
一種經濟型耐磨鋼板及其制造方法，其化學成分的重量百分含量為C0.50～0.60%，Si0.10～0.50%，Mn0.50～1.50%，P≤0.015%，S≤0.010%，Cr0.20～1.00%，Al0.010～0.080%，0.0010%≤Ca≤0.0080%，N≤0.0080%，O≤0.0080%，H≤0.0004%，其余為Fe和不可避免的雜質；其布氏硬度150-300HB，顯微組織為球化退火組織。該經濟型耐磨鋼板經冶煉、鑄造、加熱、軋制及熱處理等步驟。本發(fā)明通過以上成分配比及工藝步驟得到的耐磨鋼板組織性能均勻，耐磨性佳，布氏硬度為150-300HB，尤其具有優(yōu)異的加工性能。
文檔編號C22C38/28GK103194682SQ201310106549
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權日2013年3月28日
發(fā)明者李紅斌, 姚連登, 閻繼東 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司