一種高硬度耐磨損鋼板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高硬度耐磨損鋼板，主要用于制造清理污泥及河沙的船用管道。本發(fā)明所述鋼板特征在于：化學(xué)成分為C0.67-0.73，Si0.17-0.37；Mn1.4-1.8；Al0.02-0.04；V0.08-0.16；Cr1.3-1.5；Ni0.3-0.5；Mo0.15-0.25；P≤0.025；S≤0.010；Cu≤0.20，[N]≤0.0120,[O]≤0.0030，余量為Fe。所述制造方法包括冶煉、軋制及熱處理，最終鋼板淬火溫度850℃-870℃，保溫時(shí)間60min-120min，水冷。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了所述鋼板的高硬度要求，具有優(yōu)異的耐磨損性能，滿足使用要求。
【專利說(shuō)明】一種高硬度耐磨損鋼板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高硬度耐磨損鋼板材料及其制造方法。主要用于制造清理污泥及河沙的船用管道，以及其他耐磨損材料。
技術(shù)背景
[0002]目前清理污泥和河沙的船用管道，廣泛利用復(fù)合鋼板卷曲而成，該復(fù)合板由具有一定耐磨特性的耐磨鋼板與低合金高強(qiáng)度鋼復(fù)合而成，而所采用較典型的耐磨鋼板是GB/T711所規(guī)定的60Mn等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其缺點(diǎn)是硬度較低，正火態(tài)硬度不高于30HRC，耐磨性差，抗沙石沖擊磨損性能不高，導(dǎo)致管道正常使用3-5天便需更換，造成資源極大浪費(fèi)。因此，急需開發(fā)一種新型耐磨鋼板，該耐磨板需具有較高的硬度，同時(shí)，為了易于卷曲成管，該鋼板還要求有一定的加工工藝性能。
[0003]傳統(tǒng)的60Mn等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼板價(jià)格便宜，但其不含或含有極少量的Cr、Mo、V等碳化物形成合金元素，硬度較低，不能有效的滿足高級(jí)別耐磨損鋼板的硬度要求。設(shè)計(jì)一種適合的合金化組合，輔以合適的軋鋼、熱處理工藝，在鋼基體內(nèi)形成大量的硬相——碳化合物，以此提升耐磨鋼板的硬度，從而增加鋼板抗磨損能力，成為開發(fā)高級(jí)別耐磨損鋼板急需解決的問(wèn)題之一。
[0004]由于制管工藝需要，新型高硬度耐磨損鋼板還必須具備一定的可加工工藝性能，即依靠適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚢l(fā)揮出材料的潛在性能，在不同的熱處理狀態(tài)下，鋼板具有相應(yīng)的、適宜的加工工藝性能。制管過(guò)程中，鋼板分別在多個(gè)熱處理狀態(tài)下完成產(chǎn)品加工過(guò)程，且新型高硬度耐磨損鋼板合金含量相對(duì)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼較高，因此對(duì)熱處理工藝區(qū)間要求極窄，實(shí)現(xiàn)新型高硬度耐磨損鋼板窄區(qū)間熱處理，滿足生產(chǎn)工藝性能指標(biāo)，是發(fā)明新型高硬度耐磨損鋼板的又一迫切需要解決的問(wèn)題。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高硬度耐磨損鋼板，該鋼板可用于制造清理污泥和河沙的船用管道，克服常規(guī)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼硬度低，耐磨性弱的缺點(diǎn)，減少材料的消耗，提升生產(chǎn)效率；另外，該鋼板也可用于鋼板硬度要求較高的其他場(chǎng)合，如拋丸機(jī)內(nèi)襯板、礦山機(jī)械等。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
高硬度耐磨損鋼板材料包括以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分:c 0.67-0.75, Si
0.17-0.37 ；Mn 1.4-1.8 ；A1 0.02-0.04 ；V 0.08-0.16 ；Cr 1.3-1.5 ；Ni 0.3-0.5 ；Mo
0.15-0.25 ；P ≤0.025 ;S ^ 0.010 ；Cu ^ 0.20, [N]≤0.0120，[0]≤0.0030，余量為
Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0008]該鋼板的具體生產(chǎn)步驟為:電爐-精煉-真空脫氣-模鑄-緩冷-軋制-熱處理-精檢-性能檢測(cè)-包裝入庫(kù)。[0009]軋制的開軋溫度1050°C ±10°C。
[0010]所述熱處理工藝，其中回火溫度為660± 10°C,保溫時(shí)間(hX4min/mm± lOmin), h為板厚，空冷；淬火溫度850°C _870°C，保溫時(shí)間60min-120min，水冷。
[0011]本發(fā)明的高硬度耐磨損鋼板材料的有效化學(xué)成分設(shè)計(jì)的依據(jù)及限定含量范圍的理由如下:
C是影響耐磨損鋼鐵硬度、韌性最重要的元素。碳含量高，則相應(yīng)的碳化物數(shù)量多，材料的硬度高，耐磨損性能優(yōu)越，但韌性降低，加工困難，且在使用中易破碎；反之亦然。為了保證該鋼板在熱處理過(guò)程中能得到韌性良好的球化組織，且在加工過(guò)程中不出現(xiàn)裂紋等缺陷，因此C含量嚴(yán)格控制在共析鋼范圍以內(nèi)，以0.67-0.75為宜。
[0012]Mn在鋼鐵材料中是一種有益的元素。在此鋼中，錳大部分溶于鐵素體中，形成置換固溶體，并使鐵素體強(qiáng)化，少部分錳溶于Fe3C中，形成合金滲碳體，提高鋼的強(qiáng)度；同時(shí)，Mn能與鋼中夾雜物S化合成為MnS，以減輕S的有害作用。本發(fā)明Mn含量的范圍確定為
1.40-1.80% ；
V是碳化物和氮化物的形成元素。V的作用是通過(guò)形成V (C，N)影響鋼的組織和性能，主要在奧氏體晶界的鐵素體中沉淀析出，在軋制過(guò)程中能抑制奧氏體的再結(jié)晶并阻止晶粒長(zhǎng)大，從而起到細(xì)化鐵素體晶粒、提聞鋼的強(qiáng)度和朝性。
[0013]Cr是中等碳化物形成元素，能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性。加熱時(shí)溶入奧氏體的Cr強(qiáng)烈提高淬透性。鋼中的Cr，一部分置換鐵形成合金滲碳體，提高穩(wěn)定性；一部分溶入鐵素體中，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，提高鐵素體的強(qiáng)度和硬度。過(guò)高的Cr含量降低了鋼的塑性和韌性。本發(fā)明Cr含量的范圍確定為1.30~1.50% ；
Ni是非碳化物形成元素。Ni以固溶形式存在于鋼中。與Cr配合使用時(shí)，可顯著提高鋼的淬透性。Ni降低共析點(diǎn)的含C量，增加珠光體的體積分?jǐn)?shù)，有利于提高強(qiáng)度。Ni降低Ar3轉(zhuǎn)變溫度，使鐵素體晶粒變細(xì)，同時(shí)，可使珠光體片間距減小，有利于韌性的提高。本發(fā)明Ni含量的范圍確定為0.30-0.50% ；
Mo以固溶體和碳化物的形式存在于鋼中。Mo能有效的固溶強(qiáng)化鋼體，改善鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性，還能細(xì)化晶粒，改善碳化物不均勻性，從而提高鋼的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明Mo含量的范圍確定為0.15~0.25% ；
本發(fā)明制造方法的主要工藝條件的選擇依據(jù)是:選擇高的淬火溫度(Ac3溫度為777°C )，主要有利于碳化物充分固溶析出，提高鋼體硬度及組織的均勻性。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
該鋼板硬度顯著的高于常規(guī)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼板，極大的提升了鋼板的耐磨性能，該鋼板工藝性能優(yōu)良，能滿足制管彎曲要求，滿足了產(chǎn)品的使用要求。本發(fā)明專利通過(guò)合理的制造方法及工藝參數(shù)，最終管道內(nèi)壁表面洛氏硬度65-75HRC，抗沙石沖擊磨損性能強(qiáng)，滿足用戶要求。
[0015]
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明方法的最終50mm厚鋼板淬火熱處理工藝曲線圖。
[0017]圖2為該鋼種升溫及降溫過(guò)程相變曲線圖3為660°C回火后2000倍SEM照片。
[0018]圖4為660°C回火后500倍金相照片。
[0019]圖5為740°C退火后的2000倍SEM照片。
[0020]
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明涉及的一種高硬度耐磨損鋼板的生產(chǎn)，化學(xué)成分為C0.67-0.75，
Si0.17-0.37 ；Mnl.4-1.8 ；A10.02-0.04 ；V0.08-0.16 ；Crl.3-1.5 ；Ni0.3-0.5 ；
Mo0.15-0.25 ；P≤0.025 ；S ≤0.010 ；Cu≤ 0.20，[N]≤ 0.0120，[0]≤ 0.0030，余量
為Fe及不可避免的雜質(zhì)，具體可參見下表中的實(shí)施例:
【權(quán)利要求】
1.一種高硬度耐磨損鋼板，其特征在于:所發(fā)明鋼板化學(xué)成分為c 0.67-0.75,Si 0.17-0.37 ；Mn 1.4-1.8 ；A1 0.02-0.04 ；V 0.08-0.16 ；Cr 1.3-1.5 ；Ni 0.3-0.5 ；Mo0.15-0.25 ；P ≤ 0.025 ;S ^ 0.010 ；Cu ^ 0.20; [N]≤ 0.0120; [0]≤ 0.0030;余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.制造如權(quán)利要求1所述的一種高硬度耐磨損鋼板的方法，其特征在于:所述制造方法包括熱軋及熱處理工藝；所述熱處理工藝，其中回火溫度為660±10°C，保溫時(shí)間hX4min/mm土 lOmin，h為板厚，空冷；淬火溫度850°C -870°C，保溫時(shí)間60min_120min，水冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高硬度耐磨損鋼板的制造方法，其特征在于:所述熱軋的開軋溫度1050°C ±10°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高硬度耐磨損鋼板的制造方法，其特征在于:所述方法的具體步驟為:電爐-精煉-真空脫氣-模鑄-緩冷-軋制-熱處理-精檢-性能檢測(cè)-包裝入庫(kù)。
【文檔編號(hào)】C21D8/02GK103667992SQ201310703320
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】于雄, 李國(guó)忠, 李經(jīng)濤, 吳小林, 林濤, 吳建鵬 申請(qǐng)人:江陰興澄特種鋼鐵有限公司