一種高耐磨性能易加工低合金耐磨鋼板及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鋼鐵冶煉領域，具體而言，涉及一種高耐磨性能易加工低合金耐磨鋼 板及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 低合金高強度耐磨鋼板因合金含量低、綜合性能良好、生產靈活方便、價格便宜等 特點而被廣泛應用于礦山機械、工程機械、水泥化工機械等設備或零件的制造，如刮板運輸 機，推土機，裝載機，挖掘機，攪拌機，自卸式車廂及球磨機等，該類設備的工作條件惡劣，對 鋼板的性能要求極高，不但要求較高的力學性能，而且要求良好的耐磨性能。目前，生產低 合金耐磨鋼板的方法主要是靠TMCP或熱處理的方法來得到具有較高硬度的基體，如馬氏 體、貝氏體以及馬氏體/貝氏體組織基體等，從而來達到提高硬度和增強耐耐磨性能的目 的。
[0003] 然而，上述方法制造鋼板的耐磨性均有一定的局限性，其耐磨性的提高主要是通 過較相變強化得到高硬度的馬氏體或貝氏體組織來實現。硬度的提高不可避免的會損失 塑、韌性能、焊接性能和機加工性能，從而使得一些要求冷彎、焊接成型和嚴寒等地帶要求 高韌塑性的零部件無法使用；此外，硬度的提高使得部分制造業在使用該類鋼板時，必須使 用機加工性能極高的設備，才能加工該類鋼板使之成為相應的零件，從而大大提高了制造 業的制造成本。
[0004] 如何在不增加或盡量少增加材料硬度的同時，提高鋼鐵材料的耐磨性，是本發明 專利需要解決的關鍵技術問題。
【發明內容】
[0005] 本發明為了克服上述現有技術存在的缺陷不足，采用高鈦（質量百分比含量在 0. 080 %~0. 30% )低合金的成分設計思路，并輔以TMCP和控制熱處理相結合的方法，得到 一種易加工高耐磨性能的低合金耐磨鋼板及其制造方法，其耐磨性能的提高主要通過一定 的相變強化和大量的碳化鈦（TiC)或碳化鈦鉬（(Ti，Mo) xC)析出粒子來實現的，該類耐磨 鋼板的耐磨性能是同等工況條件下相同硬度級別的普通低合金耐磨鋼板的1. 3~3. 0倍。 同時由于一定量的微合金元素Ti的加入，使得制造鋼板的晶粒尺寸得到大大細化，有利于 材料低溫韌性的提高，從而為該類鋼板在極寒等特許地帶的使用提供了條件。此外，該類 耐磨鋼板在合金設計時還適當的添加一定量的Cr和Mo合金元素，提高了其耐蝕性能，也為 得到高的耐磨、耐蝕性能提供保障。
[0006] 本發明的第一目的在于提供一種高耐磨性能易加工低合金耐磨鋼板，所述鋼板相 對于相同規格的鋼板，在不增加或少量增加硬度的同時，具有高耐磨性以及耐腐蝕性。
[0007] 本發明的第二目的在于提供一種所述的高耐磨性能易加工低合金耐磨鋼板的制 備方法，所述方法穩定可靠并且容易實施。
[0008] 為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：
[0009] 本發明的一個方面涉及一種低合金耐磨鋼板，所述耐磨鋼板的成分按重量百分比 計為：(：0.12~0.35%，510.20~0.60%，]\1110.80~1.60%，？彡0.015%，5彡0.004%， Mo0.00~0.60%，V 0.000~0.040%，Cr0.00~1.20%，Ti0.08~0.30%，Als0.02~ 0. 06%，B 0.0008~0.004%，0.0045%，余量為Fe及不可避免的雜質。本發明的鋼 板，其成分中的Ti含量較高，以此利用碳化鈦（TiC)或碳化鈦鉬（(Ti，Mo) C)析出粒子的超 高硬度（~3200HV)阻止磨損過程中裂紋的發生和擴展，從而實現高的耐磨性的。
[0010] 從節約成本的角度考慮，本發明中，優選的，所述述耐磨鋼板的組分中不含Ni元 素。
[0011] 所述耐磨鋼板的成分按重量百分比計為：C 0. 12~0. 18%，Si 0. 20~0. 55%， Mn 1. 00 ~1. 60%，P 彡 0? 015%，S 彡 0? 004%，Mo 0? 00 ~0? 60%，V 0? 00 ~0? 040%， Cr 0? 20 ~1. 00 %，Ti 0? 08 ~0? 30 %，Als 0? 02 ~0? 04 %，B 0? 0008 ~0? 004 %， 0.0040%，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0012] 所述耐磨鋼板的成分按重量百分比計為：C 0. 19~0. 26%，Si 0. 20~0. 55%， Mn 1. 00 ~1. 60%，P 彡 0? 015%，S 彡 0? 004%，Mo 0? 00 ~0? 60%，V 0? 00 ~0? 040%， Cr 0? 20 ~1. 00 %，Ti 0? 08 ~0? 30 %，Als 0? 02 ~0? 04 %，B 0? 0008 ~0? 004 %， 0.0040%，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0013] 所述耐磨鋼板的成分按重量百分比計為：C 0. 27~0. 35%，Si 0. 20~0. 55%， Mn 0? 80 ~1. 40%，P 彡 0? 015%，S 彡 0? 004%，Mo 0? 00 ~0? 60%，V 0? 00 ~0? 040%， Cr 0? 20 ~1. 20 %，Ti 0? 08 ~0? 30 %，Als 0? 02 ~0? 04 %，B 0? 0008 ~0? 004 %， 0.0040%，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0014] 以上三種鋼板的成分配比分別依次對應NM400、NM450和NM500的耐磨鋼，本發明 通過調整C和Mn在組分中的含量來改變耐磨鋼板的硬度，以適應各種應用需求。
[0015] 本發明的另一個方面涉及所述低合金耐磨鋼板的制造方法，所述方法依次包括冶 煉、連鑄、乳制、冷卻和熱處理，其中，所述乳制包括加熱、保溫和控乳，并且所述控乳包括粗 乳和精乳。
[0016] 所述加熱的溫度為1180-1280°C之間；所述保溫時間為2-4小時；所述粗乳的開乳 溫度為1000-1200°C之間，優選1100°C，終乳溫度為彡900°C，優選彡980°C ;所述的精乳的 開乳溫度為彡l〇〇〇°C，優選彡950°C，終乳溫度為790-9KTC，優選810-905°C。
[0017] 本發明的乳制過程，通過控制特定的加熱、保溫、粗乳和精乳的溫度，細化了鋼材 的晶粒，并消除顯微組織的缺陷，從而使鋼材組織密實，力學性能得到極大地改善，尤其是 提高了鋼板的耐磨性能和機械加工性能。
[0018] 所述冷卻選自以下冷卻方法中的一種：空冷、層流冷卻和超快速冷卻，其中，所述 層流冷卻和超快速冷卻的終冷溫度為580-700°C，終冷后進行隨爐冷卻或堆垛緩冷至室溫； 所述空冷，在溫度降低至室溫后進行550-700°C回火處理。
[0019] 所述回火時間t，與鋼板厚度h的關系滿足t=xh，其中2彡x彡4,并且t的單位 是分鐘，h的單位是毫米。
[0020] 所述熱處理是離線熱處理，其具體步驟依次包括淬火、淬火保溫、回火和回火保 溫。
[0021] 所述淬火的溫度為840-920°C，優選860-900°C ;所述淬火保溫的時間為10-15分 鐘；所述回火的溫度為〇-350°C，優選200-250°C;所述回火保溫的時間t鋼板厚度h的關系 滿足t = xh，其中2彡x彡4,并且t的單位是分鐘，h的單位是毫米。
[0022] 本發明采用的熱處理方式，使得鋼材的金相組織細而均勻，并最終提升了鋼材的 理化性能，特別是耐磨性能。
[0023] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0024] (1)本發明鋼板耐磨性的提高是通過添加較高的Ti元素含量（質量百分比含量 在0. 08%~0. 30% )，以此利用碳化鈦（TiC)或碳化鈦鉬（(Ti，Mo)C)析出粒子的超高硬度 (~3200HV)阻止磨損過程中裂紋的發生和擴展，從而實現高的耐磨性的。
[0025] (2)本發明得到的鋼板冷彎性能、焊接性能良好，尤其是具有更高的耐磨性能機加 工性能。
[0026] (3)本發明在成分設計時采用無Ni成分體系，從一定程度上節約了成本。
[0027] (4)本發明在成分設計時采用添加0. 2%以上的Mo和Cr元素加入，從而為該類鋼 板在較為潮濕的易腐蝕環境下的使用提供了耐蝕性能保障。
【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，以下將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0029] 圖1為示意圖，顯示實施例中的鋼板中典型組織。
[0030] 圖2為示意圖，顯示組織中典型的碳化鈦（TiC)或碳化鈦鉬（(Ti，Mo)C)析出粒子 分布情況。
【具體實施方式】
[0031] 下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會 理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體 條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為 可以通過市售購買獲得的常規產品。
[0032] 實施例1
[0033] 制造 NM400 級別鋼板 Al、A2、A3、A4
[0034] 選取鋼坯，其化學成分按質量百分比是：C 0. 12~0. 18%，Si 0. 20~0. 55%， Mn 1. 00 ~1. 60%，P 彡 0? 015%，S 彡 0? 004%，Mo 0? 00 ~0? 60%，V 0? 00 ~0? 040%， Cr 0? 20 ~1. 00 %，Ti 0? 08 ~0? 30 %，Als 0? 02 ~0? 04 %，B 0? 0008 ~0? 004 %， ~彡0.0040%，余量為？6及不可避免的雜質。其中41^2)3^4的具體化學成分含量，參 見表1。
[0035] 加熱并將溫度控制在1180°C，保溫2小時，進行乳制，乳制時采用的具體參數參見 表2。
[0036] 乳制完成后，進行冷卻處理，其中A3使用層流冷卻，A4使用超快速冷卻，A1和A2 使用空冷處理。A1、A2的回火時間為24分鐘，其回火溫度以及A3、A4的終冷溫度參見表2。
[0037] 冷卻處理完成后進