一種普碳鋼與耐磨鋼復(fù)合鋼板及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬復(fù)合板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種普碳鋼與耐磨鋼復(fù)合鋼板及 其生產(chǎn)方法。適用于輸煤煤斗、礦車車斗及水電站沖刷槽等耐磨部件。
【背景技術(shù)】
[0002] 鑒于煤斗、車斗存在煤渣和礦渣的反復(fù)摩擦及泥沙等的沖刷作用，普通碳鋼無法 滿足使用要求，需要使用高表面硬度的耐磨鋼。但高硬度耐磨鋼往往碳含量較高，在具有高 強(qiáng)度和高硬度的同時(shí)，塑性和初性較差，加工成型性能不佳，整體成型困難，容易產(chǎn)生裂紋 等問題。因此，目前在車斗等具有耐磨要求的部件，多在普碳鋼Q235B等基礎(chǔ)上堆焊一層耐 磨材或機(jī)械式內(nèi)襯一層耐磨鋼板，使得工件既容易成型又能滿足高耐磨性能的需要，但堆 焊操作相對(duì)復(fù)雜、需要多次修補(bǔ)且焊料成本較高；而內(nèi)襯耐磨板，在沖擊、振動(dòng)和反復(fù)摩擦 過程中容易脫落，不方便使用也有安全隱患。若采用熱社耐磨復(fù)合板，碳鋼和耐磨鋼實(shí)現(xiàn)了 冶金結(jié)合，兼具耐磨鋼的表面高硬度、良好的耐磨性和普碳鋼相對(duì)優(yōu)良的加工成型性能，節(jié) 省了堆焊及多次修補(bǔ)工序；此外復(fù)合各層之間屬于牢固的冶金結(jié)合，也不會(huì)出現(xiàn)脫落問題。 在綜合性能上大大優(yōu)于單一的碳鋼及碳鋼堆焊耐磨層或內(nèi)襯耐磨鋼板的情形，大大降低修 補(bǔ)次數(shù)和工程造價(jià)，物美價(jià)廉，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種普碳鋼與耐磨鋼復(fù)合鋼板及其生產(chǎn)方法，解決了使復(fù) 合板同時(shí)兼具耐磨鋼和普碳鋼性能的問題。 陽0化]一種普碳鋼與耐磨鋼復(fù)合鋼板，其中，普碳鋼滿足GBT700~2006要求，其重量 百分含量為，C:《0. 20 %;Si:《0. 35 %;Mn:《1. 40 %;P:《0. 045 %;S:《0. 045 % ; 余量為化和不可避免雜質(zhì)元素，金相組織由鐵素體加珠光體組織組成。耐磨鋼成分滿足 GBT24186~2009要求，重量百分含量為C《0. 30%,Mn《2. 0%，Si《0. 70%，此外還含 有化：《1.0%,Ni1.0%,Mo 1.0%等增加耐磨性合金元素，余量為化和不可避免 雜質(zhì)元素。在兩塊普碳鋼之間刷涂隔離劑，隔離劑成分為MgO和Alz化，其質(zhì)量比2:1。
[0006] 一種普碳鋼與耐磨鋼復(fù)合鋼板的生產(chǎn)方法，除保證復(fù)合界面結(jié)合強(qiáng)度和探傷性能 夕F，其社制、水冷及熱處理工藝的設(shè)計(jì)需要同時(shí)保證耐磨鋼W及普碳鋼各自的性能要求，工 藝參數(shù)控制點(diǎn)需要通過大量的實(shí)驗(yàn)才能獲得。具體步驟及參數(shù)如下：
[0007] 采用雙巧疊社，鋼巧對(duì)稱復(fù)合，上下兩層為耐磨鋼，中間兩層為普碳鋼，在碳鋼與 耐磨鋼之間不加助焊劑，在兩層普碳鋼之間加入隔離劑；然后對(duì)鋼巧進(jìn)行四邊焊接封邊，利 用真空擴(kuò)散累進(jìn)行抽真空處理。
[0008] 1、將冶煉好的普碳鋼和耐磨鋼巧分別進(jìn)行開巧社制，社到設(shè)計(jì)的中間尺寸；然后 對(duì)鋼巧進(jìn)行表面拋磨處理，露出新鮮金屬后進(jìn)行復(fù)合組巧，鋼巧為對(duì)稱復(fù)合，上下兩層為耐 磨鋼，中間兩層為普碳鋼，且在普碳鋼之間加入隔離劑。然后對(duì)鋼巧進(jìn)行四邊焊接封邊，利 用真空擴(kuò)散累進(jìn)行抽真空處理，真空度達(dá)到2~6X10中曰。
[0009] 2、加熱溫度控制在1170~1250。一階段直社開社溫度控制在1100~1200。 單道次壓下率在15~30%，終社溫度控制在850~950°C，社后待溫入水或空冷。
[0010] 3、入水溫度控制在800 ±20 °C，水冷冷速15~25°C/S，終冷溫度300~400 °C。
[0011] 4、對(duì)空冷板進(jìn)行離線調(diào)質(zhì)熱處理，880~940°C澤火后再經(jīng)250~450°C回火。
[0012] 本發(fā)明的普碳鋼與耐磨鋼復(fù)合鋼板：其復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度在210MPaW上，探傷 整體無缺陷，即100%結(jié)合。同時(shí)可保證普碳鋼和耐磨鋼的各項(xiàng)性能要求，耐磨鋼表面硬度 達(dá)到360~440皿。
[0013] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
的構(gòu)成要點(diǎn)立足于W下認(rèn)識(shí)：鋼巧結(jié)合面的氧化鐵皮清理效果對(duì)于鋼 板的復(fù)合效果影響有較大的影響，為滿足鋼巧復(fù)合的要求，真空度需要達(dá)到10 3化級(jí)的高 真空要求。社制過程社鋼工藝的設(shè)計(jì)需要兼顧兩塊鋼板的復(fù)合效果（即復(fù)合界面的剪切強(qiáng) 度）W及耐磨鋼和普碳鋼各層的相關(guān)性能要求，因此需要獨(dú)特的社制及水冷或熱處理工藝 來加W實(shí)現(xiàn)。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，所述的Q235B+NM400復(fù)合鋼板，其復(fù)合效果良好，界面的剪切 強(qiáng)度在210MPaW上，探傷整體無缺陷。復(fù)合各層具有較高的力學(xué)性能，Q235B抗拉強(qiáng)度達(dá) 至IJ450MPa，20°C沖擊功達(dá)到80JW上，耐磨鋼抗拉強(qiáng)度達(dá)到1390MPa，表面硬度達(dá)到360~ 440皿，斷后伸長率達(dá)到16%W上。具有非常優(yōu)良的強(qiáng)初性、成型性與耐磨性。減少了礦車 車斗、沖刷槽等耐磨部件的修補(bǔ)頻率，提高了耐磨板的耐磨質(zhì)量和使用壽命，對(duì)節(jié)能降耗等 具有重要意義。
【附圖說明】
[0015] 圖1為鋼巧組巧示意圖。其中，耐磨鋼1，隔離劑2,普碳鋼3。
[0016] 圖2為本發(fā)明的一種金相組織。 陽017] 圖3為本發(fā)明的另一種金相組織。
【具體實(shí)施方式】 陽〇1引 實(shí)施例1
[0019]本實(shí)驗(yàn)鋼種基材Q235B化學(xué)成分C:0. 15%，Si:0. 25%，Mn:0. 8%，P:0. 015%，S: 0.01%，余量為化和不可避免雜質(zhì)元素。耐磨層醒360成分為C:0. 16%，Mn:l.6%,Si: 0. 30%，此外還含有化：0. 5%,Ni:0. 6%,Mo:0. 5%等增加耐磨性合金元素。鋼板規(guī)格 為：（8+6)X2040X12000mm(厚度X寬度X長度），其中Q235B厚度為8mm，NM360厚度為 6mmO
[0020] 生產(chǎn)方法包括鋼巧組巧、加熱、控社、水冷，具體為；
[OOW(1)將按化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼巧進(jìn)行開巧社制；碳鋼Q235B中間巧厚度60mm， 耐磨鋼中間巧厚度45mm，利用銳床進(jìn)行復(fù)合面的表面清理，Q235B之間加入隔離劑，然后對(duì) 鋼巧進(jìn)行焊接封邊，利用真空擴(kuò)散累進(jìn)行抽真空處理，真空度達(dá)到4X10中a。 陽02引 似加熱溫度控制在1200±20°C，粗社開社溫度控制在1170 + 10。首道次壓下 率為15%，終社溫度控制在920 +20°C，社后待溫入水。
[0023] (3)入水溫度控制在800±20°C，冷速25°C/S，終冷溫度300°C。
[0024] 生產(chǎn)的產(chǎn)品性能見下表1 ; 陽0對(duì)表1鋼板性能
[0027] 實(shí)施例2
[0028]本實(shí)驗(yàn)鋼種基材Q235B化學(xué)成分C:0. 15%，Si:0. 25%，Mn:0. 8%，P:0. 015%，S: 0.01%，余量為化和不可避免雜質(zhì)元素。耐磨層NM400成分為C:0. 16%，Mn:1.7%,Si: 0. 30%，此外還含有化：0. 7%,Ni:0. 8%,Mo:0. 6%等增加耐磨性合金元素。鋼板規(guī)格 為：（15+5)X2060X12000mm(厚度X寬度X長度），其中Q235B厚度為15mm，NM400厚度 為 5mm。
[0029] 生產(chǎn)工藝包括鋼巧組巧、加熱、社制、空冷和熱處理，具體為；
[0030] (1)將按化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼巧進(jìn)行開巧社制；碳鋼Q235B鋼巧厚度110mm， NM400中間鋼巧厚度36mm，利用銳床進(jìn)行復(fù)合面的表面清理，Q235B之間加入隔離劑，然后 對(duì)鋼巧進(jìn)行焊接封邊，利用真空擴(kuò)散累進(jìn)行抽真空處理，真空度達(dá)到2X1(T3化。 陽〇3U 似加熱溫度控制在1200±20°C，粗社開社溫度控制在1170 + 10。首道次壓下 率為12%，終社溫度控制在900±20°C，社后空冷。
[0032] (3)對(duì)空冷板進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，澤火溫度900°C，冷速25°C/S;回火溫度300°C，空 冷。
[0033] 生產(chǎn)的產(chǎn)品性能見下表2 ;
[0034] 表2鋼板性能
[0036] 實(shí)施例3
[0037]本實(shí)驗(yàn)鋼種基材Q235B化學(xué)成分C:0. 15%，Si:0. 25%，Mn:0. 8%，P:0. 015%，S: 0.01%，余量為化和不可避免雜質(zhì)元素。耐磨層NM400成分為C:0. 16%，Mn:1.7%,Si: 0. 30%，此外還含有化：0. 7%,Ni:0. 8%,Mo:0. 6%等增加耐磨性合金元素。鋼板規(guī)格 為：（20+6)X2060X12000mm(厚度X寬度X長度），其中Q235B厚度為20mm，NM400厚度 為 6mm。
[0038] 生產(chǎn)方法包括鋼巧組巧、加熱、社制、空冷和熱處理，具體為；
[0039] (1)將按化學(xué)成分設(shè)計(jì)冶煉好的鋼巧進(jìn)行開巧社制；碳鋼Q235B鋼巧厚度140mm， NM400中間鋼巧厚度45mm，利用銳床進(jìn)行復(fù)合面的表面清理，Q235B之間加入隔離劑，然后 對(duì)鋼巧進(jìn)行焊接封邊，利用真空擴(kuò)散累進(jìn)行抽真空處理，真空度達(dá)到5X10中曰。 W40] 0)加熱溫度控制在1200±20°C，粗社開社溫度控制在1170 +10。首道次壓下 率為10%，終社溫度控制在900 +20°C，社后空冷。
[0041] (3)對(duì)空冷板進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，澤火溫度930°C，冷速25°C/S;回火溫度300°C，空 冷。
[0042] 生產(chǎn)的產(chǎn)品性能見下表3; 陽0創(chuàng)表3鋼板性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種普碳鋼與耐磨鋼復(fù)合鋼板，其特征在于：普碳鋼滿足GBT700~2006要求，其重 量百分含量為，C:彡 0· 20%;Si:彡 0· 35%;Mn:彡 1. 40%;P:彡 0· 045%;S:彡 0· 045% ; 余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素，金相組織由鐵素體加珠光體組織組成；耐磨鋼成分滿足 GBT24186~2009要求，重量百分含量為，C彡0· 30%;Mn彡2. 0% ;Si彡0· 70%，此外還含 有Cr:彡1. 0%，Ni:彡1. 0%，Mo:彡1. 0%合金元素，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)元素；兩 塊普碳鋼之間刷涂隔離劑，隔離劑成分為MgO和A1203，其質(zhì)量比2:1。2. -種權(quán)利要求1所述的復(fù)合鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，具體步驟及參數(shù)如下： 1) 將冶煉好的普碳鋼和耐磨鋼坯分別進(jìn)行開坯乳制，乳到設(shè)計(jì)的中間尺寸；然后對(duì)鋼 坯進(jìn)行表面拋磨處理，露出新鮮金屬后進(jìn)行復(fù)合組坯，鋼坯為對(duì)稱復(fù)合，上下兩層為耐磨 鋼，中間兩層為普碳鋼，且在普碳鋼之間加入隔離劑；然后對(duì)鋼坯進(jìn)行四邊焊接封邊，利用 真空擴(kuò)散栗進(jìn)行抽真空處理，真空度達(dá)到2~6X103Pa; 2) 加熱溫度控制在1170~1250°C，一階段直乳開乳溫度控制在1100~1200°C，單道 次壓下率在15~30%，終乳溫度控制在850~950°C，乳后待溫入水或空冷； 3) 入水溫度控制在800±20°C，水冷冷速15~25°C/S，終冷溫度300~400°C; 4) 對(duì)空冷板進(jìn)行離線調(diào)質(zhì)熱處理，880~940°C淬火后再經(jīng)250~450°C回火。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的步驟1)中，在碳鋼與耐磨鋼 之間不加助焊劑。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，復(fù)合鋼板的復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度在 210MPa以上。
【專利摘要】一種普碳鋼與耐磨鋼復(fù)合鋼板及其生產(chǎn)方法,屬于金屬復(fù)合板生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。普碳鋼滿足GBT700～2006要求，耐磨鋼滿足GBT24186～2009要求，隔離劑成分為MgO和Al2O3。將冶煉好的普碳鋼和耐磨鋼坯分別進(jìn)行開坯軋制，四邊焊接封邊，抽真空處理；軋后待溫入水或空冷；入水溫度控制在800±20℃，對(duì)空冷板進(jìn)行離線調(diào)質(zhì)熱處理。優(yōu)點(diǎn)在于，提高了耐磨板的耐磨質(zhì)量和使用壽命，對(duì)節(jié)能降耗等具有重要意義。
【IPC分類】B21B1/38, B21B37/74, C22C38/08, C22C38/04, C22C38/60, C22C38/12, C22C38/18
【公開號(hào)】CN105363780
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510672966
【發(fā)明人】王小勇, 劉建明, 隋鶴龍, 孫啟昆, 王東, 馬長文, 顧林豪, 王海寶
【申請(qǐng)人】首鋼總公司
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日