一種大厚度高強高韌性nm360鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大厚度高強高韌性NM360鋼板及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]匪360鋼作為一種工程機械用鋼，硬度值能達320HB-400HB，可顯著提高機械相關(guān)部件的耐磨損性，是礦山及各種工程機械易損件加工和制造中應用最廣泛的鋼種之一。隨著工程機械向大型化的發(fā)展，對耐磨鋼的厚度、性能等提出了更高要求。目前我國生產(chǎn)的匪360耐磨鋼主要集中在厚度8mm-80mm之間，而在產(chǎn)品性能的均勾性和穩(wěn)定性上同國外企業(yè)如日本JFE、德國迪林根還存在一定差距。國外耐磨鋼產(chǎn)品價格普遍很高，訂貨周期也較長。因此，低合金高強度耐磨鋼的研發(fā)工作越來越受到了國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的重視。目前國內(nèi)企業(yè)尚不能生產(chǎn)大厚度的匪360鋼，因此開發(fā)厚度高強高韌性匪360鋼板生產(chǎn)方法對國內(nèi)鋼鐵行業(yè)具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種最大厚度120_、強韌性優(yōu)良、低溫沖擊韌性良好、硬度均勻的匪360耐磨鋼板;本發(fā)明還提供了一種大厚度高強高韌性匪360鋼板的生產(chǎn)方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種大厚度高強高韌性匪360鋼板，其由以下重量百分含量的化學組分組成:C: 0.17?0.22%，S1:0.50?0.70%，Mn: 1.10?1.40%，P< 0.015%，S < 0.005%，Cr:0.50?0.70%，Μο:0.30?0.40%，N1:0.70?0.90%，T1:0.01 ?0.020%,Al:0.020?0.050%,B:0.001 ?0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0005]本發(fā)明所述鋼板最大厚度為120mm。
[0006]本發(fā)明所述鋼板屈服強度? 900MPa，抗拉強度? 110010^，延伸率45()%2 12%，板厚1/4處-40 °C橫向沖擊功20焦耳以上。
[0007]本發(fā)明所述鋼板表面布氏硬度為320HB?410HB。
[0008]本發(fā)明的目的在于還提供一種大厚度高強高韌性NM360鋼板的生產(chǎn)方法，其包括冶煉連鑄工序、加熱、乳制工序和熱處理工序;所述冶煉連鑄工序所得連鑄坯由以下重量百分含量的組分組成:C: 0.17?0.22%，S1:0.50?0.70%，Mn:1.10?I.40%,P < 0.015%，S <0.005%，Cr:0.50?0.70%，Mo:0.30?0.40%，N1:0.70?0.90%，T1:0.01?0.020%，Al:0.020?0.050%，B:0.001?0.002%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；所述乳制工序采用二階段控乳工藝。
[0009]本發(fā)明所述加熱工序:加熱溫度< 1260°C，確保鋼坯燒透，均熱溫度1220?12600C，均熱段保溫時間2 40min，總加熱時間2 10min/cm。
[0010]本發(fā)明所述乳制工序:采用控乳乳制，第一階段開乳溫度21050°C，晾鋼厚度為t+30mm，所述t為鋼板厚度;第二階段開乳溫度<900°C，乳后入水冷卻，冷速8?13°C/S，返紅溫度< 700°C ;乳后堆垛緩冷，堆垛時間I 48小時。
[0011]本發(fā)明所述熱處理工序采用淬火+低溫回火工藝，淬火介質(zhì)為水。
[0012]本發(fā)明所述熱處理工序中，淬火溫度為910± 10°C ;回火溫度為210± 10°C，保溫后采用水冷加速冷卻制得所述鋼板。
[0013]本發(fā)明所述熱處理工序中，回火保溫時間為(3.9分鐘/t?4.1分鐘/t)Xt，t為鋼板毫米厚度。
[0014]本發(fā)明設(shè)計思路:碳:C是提高鋼板強度、硬度、淬透性等性能的主要元素，但是C含量的增加會導致鋼板韌性及焊接性能的下降。因此，作為需要更高韌性和焊接性能的受力復雜的大型結(jié)構(gòu)件，本發(fā)明采用0.17%?0.22%的碳含量設(shè)計。
[0015]硅:Si在鋼中固溶于鐵素體中，有明顯的固溶強化作用可以適當提高鋼的強度、硬度和淬透性。但同時Si也在一定程度上降低鋼的塑性對鋼的焊接性能也不利。因此，本發(fā)明中Si含量設(shè)計在0.20%?0.70%之間。
[0016]錳:Mn是好的脫氧劑和脫硫劑，同時還可以降低鋼的臨界冷卻速度，促進馬氏體的形成，提高鋼的淬透性。然而Mn含量較高時，晶粒開始粗化，并且增加鋼的回火敏感性。因此其含量不宜太高，本發(fā)明控制在1.10%?1.40%之間。
[0017]鉻:Cr是耐磨材料的基本組成元素之一，可以顯著提高鋼板的淬透性;Cr還可以形成復雜型碳化物(如Cr23C6Xr7C3 )，在強化基體的同時顯著提高鋼板的耐磨性。但是Cr有增加回火脆性的趨勢。因此根據(jù)材料強韌性要求，本發(fā)明Cr含量在0.50%?0.70% ο
[0018]鎳:Ni能提高鋼板淬透性，可以顯著改善鋼板在低溫下的韌性，使脆性轉(zhuǎn)變溫度下降。但是Ni的價格較高，所以含量不宜太高，根據(jù)要求的韌性不同加入量也不同，本發(fā)明中Ni含量設(shè)計在0.70?0.90%之間。
[0019]鉬:Mo加入鋼中能提高基體的強度和硬度，增加鋼的淬透性。當Mo它與其他合金元素如Cr、Mn等配合使用使，可降低或抑制第二類回火脆性。但Mo的價格在市場上也較高，本發(fā)明加入量0.30?0.40% ο
[0020]鈦:Ti在鋼中能形成非常穩(wěn)定的TiC，降低時效敏感性和冷脆性。鈦是強烈的固N元素，細小的TiN粒子可有效地阻礙鋼在加熱時的奧氏體晶粒長大。另外，在含B鋼種，Ti還可以起到固N作用，從而減少BN的形成，提高鋼中有效B含量。但Ti加入量過大時，就會有多余的鈦固溶于鐵素體中，引起鐵素體的脆化，抵消細化晶粒的作用，惡化鋼的性能。本發(fā)明Ti成分設(shè)計在0.010%?0.020%之間。
[0021]硼:鋼中加入微量的B，即可顯著提高鋼的淬透性。B是表面活性元素，極易偏聚到晶界，有效地抑制先共析鐵素體的形核及長大，強烈抑制鐵素體相變，提高材料強度。而當硼的含量大于0.007%時，將會導致鋼的熱脆現(xiàn)象。本發(fā)明將B含量設(shè)計在0.001%?0.002%之間。
[0022]鋁:Al在煉鋼時用作脫氧定氮劑，可細化晶粒，改善鋼在低溫時的韌性;特別是降低了鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，提高鋼的抗氧化性能。缺點是脫氧時如用鋁量過多，將促進鋼的石墨化傾向，且當含鋁較高時材料的高溫強度和韌性變差。綜合考慮，本發(fā)明將Al含量設(shè)計在0.020%?0.050%之間。
[0023]磷、硫:S是造成鋼材熱脆的主要雜質(zhì)元素，并易產(chǎn)生偏析造成帶狀組織，硫化物夾雜有損害材料塑韌性的作用。因此將P、S的含量分別控制在不大于0.015%,0.005%。
[0024]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明鋼板最大厚度為120mm，屈服強度在900MPa以上，抗拉強度在I 10MPa以上，延伸率A5Q% 2 12%;-40°C縱向沖擊功20焦耳以上;鋼板表面布氏硬度在320HB-410HB之間。具有強度適中、板厚1/4處低溫沖擊韌性優(yōu)良的特點，有廣闊的應用前景。本發(fā)明的大厚度高強高韌性NM360耐磨鋼板滿足了國內(nèi)外大型機械行業(yè)對于低溫作業(yè)、高強韌性的需求，鋼板的力學性能均勻，板型良好。本方法實現(xiàn)了較低的碳當量化學成分設(shè)計，同時得到了具有均勻細小的組織結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的綜合力學性能的鋼板，生產(chǎn)的鋼板各項力學性能指標均符合技術(shù)條件要求，且生產(chǎn)成本顯著降低。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0026]實施例1
本鋼板的厚度為120mm，化學成分由以下重量百分含量的組分組成:C: 0.18%，S1:0.55%,Mn:l.ll%,P:0.012%,S:0.002%,Cr:0.53%,Mo:0.32%,Ni:0.73%,Ti:0.011%,Al:0.028%, B: 0.0011%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0027]本鋼板的生產(chǎn)方法包含冶煉連鑄工序、加熱工序、乳制工序、熱處理工序，各工序步驟如下:
(I)冶煉連鑄工序:采用電弧爐或轉(zhuǎn)爐方式冶煉，然后送入LF精煉爐內(nèi)進行精煉并經(jīng)過真空處理;之后經(jīng)過連鑄操作鑄出坯料，得到厚度為330mm的連鑄坯。
[0028](2)加熱工序:加熱溫度1250°C，均熱溫度1230°C，均熱段保溫45min，總加熱時間395分鐘。
[0029](3)乳制工序:采用二階段控乳工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，開乳溫度1055°C，第二階段為奧氏體非再結(jié)晶階段，晾鋼厚度為150mm，開乳溫度為890°C，乳后入水冷卻，冷速90C/S，返紅溫度6800C ο乳后堆垛緩冷，堆垛時間52小時。
[0030](4)熱處理工序:鋼板經(jīng)過淬火和低溫回火處理，制得所述的調(diào)質(zhì)高強鋼板;其中，淬火溫度為910°C，淬火介質(zhì)為水；回火溫度為210°C，保溫時間為480min，加速冷卻介質(zhì)為水。
[0031]本調(diào)質(zhì)高強鋼板的力學性能為:Rp0.2 950MPa、Rm 1180MPa、A5Q 14.0%、_40°C時橫向Akv 47J、表面硬度367HB。
[0032]實施例2
本鋼板的厚度為120mm，化學成分由以下重量百分含量的組分組成:C: 0.20%，S1:0.60%,Mn:l.23%,P:0.012%,S:0.003%,Cr:0.60%,Mo:0.35%,Ni:0.79%,Ti:0.015%,Al:0.035%, B: 0.0016%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0033]本調(diào)質(zhì)高強鋼板的生產(chǎn)方法包含冶煉連鑄工序、加熱乳制工序、熱處理工序，各工序步驟如下:
(I)冶煉連鑄工序:采用電弧爐或轉(zhuǎn)爐方式冶煉，然后送入LF精煉爐內(nèi)進行精煉并經(jīng)過真空處理;之后經(jīng)過連鑄操作鑄出坯料，得到厚度為330mm的連鑄坯。
[0034](2)加熱工序:加熱溫度1240 °C，均熱溫度1250 °C均熱段保溫50min，總加熱時間400分鐘。
[0035](3)乳制工序:采用二階段控乳工藝，第一階段為奧氏體再結(jié)晶階段，開乳溫度1080°C