一種多元合金化高強高耐磨鋼及熱軋板的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明創造屬于高強度高耐磨性熱社鋼技術領域，尤其是設及一種多元合金化高 強高耐磨鋼及熱社板的制造方法。
【背景技術】
[0002] 目前應用于煤炭開采領域最為廣泛的耐磨鋼是中、低合金型耐磨鋼。代表鋼種有 瑞典的HARD0X系列（W下簡稱皿系列）；日本J陽的邸系列；武鋼的醒系列和寶鋼的 B-HARD系列等。中、低合金型耐磨鋼是一類經澤火+回火后，使其顯微組織為馬氏體或馬 氏體-貝氏體組織的低碳合金結構鋼。此類耐磨鋼的耐磨性能，尤其是厚板的耐磨性能由 表層到屯、部明顯衰減，運是馬-貝型耐磨鋼的主要缺點。另外，生產實踐中發現中、低合金 馬-貝型耐磨鋼在有沖擊、疲勞工況下的使用效果并不理想。雖然中、低合金耐磨鋼具有相 對較好的沖擊初性，但長期服役于沖擊、磨損工況時，材料易發生疲勞應力開裂，進而影響 服役壽命。在有沖擊、磨損、疲勞等復雜工況條件下服役時，對材料的抗沖擊、耐磨損、耐疲 勞斷裂初性、疲勞裂紋敏感性的綜合性能要求非常高，此時中、低合金耐磨鋼的使用性能已 無法滿足上述煤炭開采的復雜工況。
[0003] 另一大類應用較為廣泛的耐磨鋼是高儘鋼。儘系耐磨鋼的歷史悠久，使用安全性 能高，在各類磨損條件下均得到了廣泛的應用，特別是在沖擊磨料磨損條件下更好的發揮 了其加工硬化的作用。儘系耐磨鋼在煤礦機械裝備上的應用又W高儘耐磨鋼最為廣泛，其 強化機理與耐磨機理非常有特點，即在較大沖擊載荷下材料淺表層發生形變誘發李晶強 化、位錯纏結等，鋼材表面硬度與強度急劇提高，并且運種加工硬化現象僅存在于表層區 域，鋼材的基體仍為初性優異的單一奧氏體組織。同時，強化后其耐磨性能、沖擊初性、疲勞 裂紋擴展速率遠優于中、低合金馬貝相變強化型耐磨鋼。但是，在實際的應用中發現，由于 煤炭開采過程中外界所提供的沖擊能量不足W完全發揮其形變硬化能力，高儘耐磨鋼的強 化系數較低，形變硬化程度并沒有達到理想的數值。應用于礦石破磨機的襯板、物料輸送管 道、挖掘機斗齒、中部槽履帶板等的鋼材強化效果和耐磨性均不盡如人意。
[0004] 煤機在井下工作時，刮板輸送機中部槽在運行過程中要承受煤、刮板和鏈條的劇 烈摩擦，經受磨粒、沖擊等摩擦磨損；另外，還要承受采煤機的運行負荷，推、拉液壓支架的 側向力和縱向力，大煤塊、巖石卡死在槽中時的擠壓、沖擊力等。因此，中部槽應具有足夠的 強度、剛度和耐磨性。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是解決上述機械設備中耐磨鋼在中、低沖擊載荷下耐磨性能及疲勞 磨損性能不佳的問題。
[0006] 本發明創造采用的技術方案是：
[0007] 提供一種多元合金化高強高耐磨鋼，化學成分重量百分比為：C:1. 0-1. 2 %， Si:0. 6-1. 0%，Μη:8. 0-10. 0%，P<0. 02%，S<0. 02%，Cr:1. 5-2. 5%，Mo:0. 2-0. 5%，V: 0. 6-1. 0%，佩：0. 02-0. 06%，Ti:0. 01-0. 1%，A1 :0. 03-0. 08%，其余為化和不可避免的雜 質。
[000引進一步的，所述C的重量百分比為1. 01-1. 19%。
[0009] 進一步的，所述Si的重量百分比為0. 61-0. 98%。
[0010] 進一步的，所述Μη的重量百分比為8. 02-9. 99 %。
[0011] 進一步的，所述化的重量百分比為1.55-2.47 % ;所述佩的重量百分比為 0. 02-0. 06%。
[0012] 進一步的，所述Mo的重量百分比為0.22-0. 49 % ;所述Ti的重量百分比為 0. 03-0. 09%。
[0013] 進一步的，所述V的重量百分比為0.61-0. 98% ;所述A1的重量百分比為 0. 03-0. 07%。
[0014] 進一步的，一種元合金化高強高耐磨鋼的熱社板制造方法，包括：煉鋼-連鑄-加 熱-熱社-熱處理，在所述連鑄過程中，連鑄誘鑄溫度1370-1390°C，得到板巧；
[0015] 在所述加熱過程中，板巧保溫溫度為1160-1200°C;
[0016] 在所述熱社過程中，板巧社制溫度區間為1000-1180°C;
[0017] 在所述熱處理過程中，熱社板水初開始溫度為1000-1070°C，水初終止溫度為 200-300°C；
[0018] 進一步的，所述耐磨鋼熱社板的抗拉強度> 900MPa，屈服強度> 480MPa;所述耐 磨鋼熱社板的開V型缺口沖擊吸收功：25°C沖擊功Akv> 100J，-40°C沖擊功Akv為40-50J， 布氏硬度為220-240皿。
[001引進一步的，所述耐磨鋼熱社板在200N載荷滑動磨損條件下，其磨損率 ^20X10W/N·m0
[0020] 所述煉鋼按如下成分組成的重量百分比配料：C:1. 0-1. 2%，Si:0.6-1.0 %， Μη:8. 0-10. 0%，P<0. 02%，S<0. 02%，Cr:1. 5-2. 5%，Mo:0. 2-0. 5%，V:0. 6-1. 0%，佩： 0.02-0. 06%，Ti:0. 01-0. 1%，A1 :0. 03-0. 08%，其余為化和不可避免的雜質。
[0021] 本發明創造具有的優點和積極效果是：通過優化合金元素成分和含量，合理調整 C、Μη元素配比，獲得一種高強度高耐磨性的熱社中儘耐磨鋼。此種鋼的特點是：在鋼中加 入Ti、V、Nb等微合金化元素，具有細化晶粒的作用，并且可與碳形成合金碳化物，固溶處理 后彌散分布在晶粒內，起到第二相強化作用，使鋼的強度、硬度、耐磨性增加。
【附圖說明】
[0022] 圖1為多元合金高強高耐磨鋼200倍金相組織圖；
[0023] 圖2為多元合金高強高耐磨鋼500倍金相組織圖。
【具體實施方式】
[0024] 本發明多元合金化高強高耐磨鋼的成分設計思路是通過合理調整碳和儘元素的 含量，擴大奧氏體相區，在常溫時獲得不穩定的單一奧氏體組織，同時添加微量的化、Mo、 佩、V和Ti，可有效地抑制奧氏體晶粒長大，使組織晶粒細化，同時，運些微合金元素與碳形 成合金碳化物，彌散分布在固溶態基體上，可起到明顯的第二項強化作用，使鋼管的強度、 硬度和耐磨性提高。在使用時，當鋼板受到沖擊力，表面產生馬氏體相變強化，使表面硬度 提高，耐磨性得到進一步增強。
[00巧]下面將詳細地說明選擇上述化學成分和含量范圍的理由。
[0026] 碳：碳是主要添加成分之一。碳在奧氏體中的溶解度較高，有利于奧氏體相的穩 定，同時碳元素可與添加的微量合金元素形成碳化物，固溶處理時碳化物顆粒彌散分布在 晶粒中形成固溶強化作用，提高了鋼材的硬度、強度和耐磨性。但是當碳含量> 1.5%時， 鑄態組織中碳化物增多，若經水初處理，奧氏體中殘存的碳化物依然較多，運些碳化物會沿 晶界分布而降低鋼材的性能，并且提高奧氏體穩定性，不利于得到不穩定的奧氏體組織。依 據高儘鋼碳含量為1.0-1. 4%，為降低奧氏體穩定性，本發明碳含量為1.0-1. 2%，優選為 1. 01-1. 19%。
[0027] 儘：儘是主要添加成分之一，有利于穩定奧氏體，使奧氏體相區擴大，同時儘增加 鋼的澤透性，降低馬氏體形成的臨界冷卻速度。當儘含量增加時，高儘鋼的強度和沖擊初性 有所提高，運是因為儘具有增加晶間結合力的作用。但過高的儘含量會使鋼的導熱性下降， 影響鋼的機械性能。為了室溫獲得亞穩態的奧氏體組織，結合化-Mn-C相圖，本發明儘含量 為 8. 0-10. 0 %，優選為 8. 02-9. 99 %。
[0028] 娃：娃在鋼中起脫氧和固溶強化的作用，其含量增加有利于提高鋼的強度和硬度。 但是娃含量過高會導致鋼的初性下降，且在鋼板表面形成氧化娃層，鋼板加熱時的氧化皮