一種強韌性耐磨中錳鋼熱軋板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于耐磨金屬材料軋制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種強韌性耐磨中錳鋼熱軋板 及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 磨損是材料的主要失效形式之一，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國僅在冶金、礦山、電力、煤炭 和農(nóng)機部門，每年因工件磨損而造成的經(jīng)濟損失約400億元，因此耐磨材料的發(fā)展直接影 響了磨損工件的使用壽命。耐磨鋼是廣泛用于各種磨損工況的一類耐磨材料，種類繁多，大 體可分為高錳鋼與中、低合金耐磨鋼。
[0003] 高錳鋼具有優(yōu)異的加工硬化性能，材料產(chǎn)生加工硬化時，其表面的強度和硬度急 劇提高，而內(nèi)部仍為韌性優(yōu)異的奧氏體組織，但是其發(fā)生加工硬化需要在較大的沖擊載 荷的條件下才能發(fā)揮作用，但是，由于實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工況沖擊載荷較低時（〈3.0 J/ cm2)，高錳耐磨鋼的強化系數(shù)較低，其表面硬化程度無法滿足工況需求。
[0004] 中低合金耐磨鋼的代表鋼種有如HARD0X系列、系列、匪系列、B-HARD系列等。 此類鋼種顯微組織為馬氏體或馬氏體一貝氏體，硬度可達到300~600HB，但是，由于煤炭 開采的地質(zhì)條件復(fù)雜、服役環(huán)境惡劣，目前常用的耐磨鋼（耐磨級別一般為400或450)，其 耐磨性能愈來愈無法滿足生產(chǎn)需求。而更高級別的耐磨鋼（500以上)，雖然強度與耐磨性 有所提高，但韌性、疲勞性能更加不足，尤其是焊接性能非常差，應(yīng)用難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種強韌性耐磨中錳鋼熱軋板及其制造方法。
[0006]針對Mnl3在中低沖擊載荷下不易應(yīng)變強化的特點，本發(fā)明通過降低Mn的含量，添 加適量的Cr、Mo、V元素，降低錳鋼的奧氏體穩(wěn)定性，通過化學(xué)成分設(shè)計Ms點升高至室溫。中 錳鋼軋制后在線進行固溶熱處理，確保組織為奧氏體及彌散分布的碳化物，保障軋板在中、 低沖擊載荷下使用即可產(chǎn)生形變誘發(fā)馬氏體相變。
[0007] 本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案解決： 一種強韌性耐磨中錳鋼熱軋板及其制造方法，其特征在于中錳鋼熱軋板的化學(xué)成分質(zhì) 量百分含量為：C:0.8~1.2，Si 彡 0.8，Mn:7.0~8.5，P 彡 0.030，S 彡 0.005，Cr:1.2~1.8 ，Mo :0? 2~0. 5，V :0? 2~0. 5, Nb 彡 0? 1，Ti 彡 0? 05, A1 彡 0? 04, B 彡 0? 003,其余為 Fe 和不 可避免的殘存雜質(zhì)元素。具體的制造方法如下： (1)熔煉、爐外精煉及澆注成鋼坯：按設(shè)定的原始成分熔煉鋼水，鋼水經(jīng)爐外精煉處理 后進行連鑄或模鑄制成板坯，板坯厚度>成品鋼板厚度的3倍； ⑵熱軋鋼坯：板坯于1250°C加熱后進行多道次軋制，總壓下率不低于65%，道次變形 率為10~20%，終軋溫度不低于1050°C ; (3)固溶處理：固溶溫度不低于1050°C，控制鋼板表面出水后溫度低于300°C。
[0008]本發(fā)明強韌性耐磨中錳鋼熱軋板化學(xué)成分的作用機理為： 碳：碳是鋼中最主要的強化元素，通過提高碳含量增加材料強度及形變硬化后硬度，同 時由于碳在奧氏體中有較高的溶解度，可以使奧氏體保持較高的穩(wěn)定性，降低鋼的Ms點， 在保證鋼板強度及提高奧氏體穩(wěn)定性的條件下，碳含量范圍定為0. 9-1. 4%。
[0009] 錳：錳是奧氏體穩(wěn)定元素，能夠擴大奧氏體相區(qū)，使奧氏體的相變溫度降低，是廉 價的穩(wěn)定奧氏體和強化合金元素，錳含量過低時不能滿足生成奧氏體的需要，過高時不僅 對力學(xué)性能無明顯益處、反而易產(chǎn)生粗大柱狀晶和易形成裂紋。因此，所用的含錳量范圍是 6-10%。
[0010] 硅：鋼中添加硅能夠提高鋼水純凈度和脫氧，硅在鋼中起固溶強化作用，其在奧氏 體總的溶解度較大，有利于提高鋼的強度和硬度，硅降低碳在奧氏體中的溶解度，導(dǎo)致碳化 物量增多，使沖擊韌性和抗磨性惡化，硅量范圍是< 0. 4%。
[0011] 鉻、鑰和釩：鉻與鐵形成連續(xù)固溶體，縮小奧氏體相區(qū)城，與碳形成多種碳化物。加 入適量的鑰、釩等元素，它們能形成細(xì)小碳化物顆粒起彌散強化作用，提高屈服強度，同時 也提高了沖擊韌性和抗磨性。
[0012] 制造工藝過程對本發(fā)明產(chǎn)品的影響： 轉(zhuǎn)爐吹煉和真空處理：目的是確保鋼液的基本成分要求，去除鋼中的氧氫等有害氣體， 并加入錳鉻鑰釩等必要的合金元素，進行合金元素調(diào)整。
[0013] 熔煉、爐外精煉及澆注成鋼坯：按設(shè)定的原始成分熔煉鋼水，鋼水經(jīng)爐外精煉處理 后進行連鑄或模鑄制成板坯，板坯厚度>成品鋼板厚度的3倍。
[0014] 熱軋：板坯于1250°c加熱后進行多道次軋制，總壓下率不低于65%，道次變形率為 10~20%，終軋溫度不低于1050°C。
[0015] 固溶處理：固溶溫度不低于1050°C，控制鋼板表面出水后溫度低于300°C。
[0016] 本發(fā)明通過合理的成分設(shè)計、加熱、控制軋制及固溶處理，實現(xiàn)強化固溶體、凈化 晶界和細(xì)化晶粒的作用，并使夾雜物分散析出和強化，降低了鋼中奧氏體的穩(wěn)定性。采用上 述成分設(shè)計和工藝控制方法制造的熱軋板具有較好的韌性，在中低沖擊載荷下材料即可發(fā) 生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變，相變后具有較高的硬度，能夠滿足中低沖擊載荷條件下的各種復(fù) 雜工況。
[0017] 具體實施方法： 實例1: 1、按成分配比熔煉鋼水，澆注軋制成鋼述，熱軋制備鋼板，冶煉工藝：采用電弧爐熔煉 按照成分配比熔煉鋼水，其成分為：C:1.0，Si:0. 3，Mn:8. 5，P彡0. 030，S彡0. 005， Cr :2. 0 ，Mo :0? 35，V :0? 2，Nb :0? 003，Ti :0? 01，A1 :0? 01，B :0? 003，其余為 Fe 和 不可避免的殘存雜質(zhì)元素。并進行爐外精煉。
[0018] 2、軋制工藝：板坯于1250°C加熱后進行多道次軋制，總壓下率不低于65%，道次變 形率為10~20%，終軋溫度不低于1050°C。
[0019] 3、固溶熱處理：固溶溫度不低于1050°C，控制鋼板表面出水后溫度低于300°C。
[0020] 產(chǎn)品性能檢測： 表1力學(xué)性能
【主權(quán)項】
1. 一種強韌性耐磨中錳鋼熱軋板，其特征在于，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：c: 0. 8-1. 2, Si ^ 0. 8, Mn：7. 0~9. 0, P ^ 0. 030 , S ^ 0. 005 , Cr：1. 5~2. 0 , Mo：0. 2~1. 0, V :0? 2~1. 0, Nb彡0? 1，Ti彡0? 05, Al彡0? 04, B彡0? 003,余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述化學(xué)成分的強韌性耐磨中錳鋼熱軋板的制造方法，其特征在 于包括以下步驟： (1) 根據(jù)權(quán)利1要求的化學(xué)成分熔煉鋼水，鋼水經(jīng)爐外精煉處理后進行連鑄或模鑄制 成板坯，板坯厚度>成品鋼板厚度的3倍； (2) 上述板坯于1250°C加熱后進行多道次軋制，總壓下率不低于65%，道次變形率為 10~20%，終軋溫度不低于1050°C; (3) 軋后鋼板進行固溶處理，固溶溫度不低于1050°C，控制鋼板表面出水后溫度低于 300。。。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強韌性耐磨中錳鋼熱軋板及其制造方法，其化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為：C：0.8~1.2，Si≤0.8，Mn：7.0~9.0，P≤0.030, S≤0.005，Cr：1.5~2.0，Mo：0.2~1.0，V：0.2~1.0，Nb≤0.2，Ti≤0.05，Al≤0.04，B≤0.003，其余為Fe和不可避免的殘存雜質(zhì)元素。該熱軋鋼板的制備方法是按設(shè)定元素成分熔煉鋼水，鋼水經(jīng)真空脫氣處理后（爐外精煉）進行連鑄成連鑄坯或模鑄并初軋成鋼坯，鋼坯于1250℃加熱后進行多道次軋制，總壓下率不低于65%，道次變形率為10~20%，終軋溫度不低于1050℃，軋后鋼板進行固溶處理，固溶溫度不低于1050℃，控制鋼板表面出水后溫度低于300℃，得到的鋼板拉伸強度700-900MPa，常溫沖擊韌性Akv≥90J，水韌處理后硬度≤250HBW，適用于中、低載荷條件下使用的刮板輸送機中部槽、自卸卡車車廂板、球磨機襯板、料倉襯板等。
【IPC分類】C22C38-38, C21D8-02
【公開號】CN104694829
【申請?zhí)枴緾N201510019095
【發(fā)明人】王軍祥, 岳宏霖, 高繼萍
【申請人】天津威爾朗科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年1月15日