一種超高強度耐磨鋼板及其生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于金屬材料領域，涉及一種600皿級別超高強度耐磨鋼板及其生產方 法。
【背景技術】
[0002] 高強度耐磨鋼板廣泛應用于車輛、船舶、礦山設備、工程機械及水泥設備等方面， 高碳高儘系列耐磨鋼作為經典的耐磨鋼曾被廣泛使用百余年。近年來，為了適應礦山采運 機械與工程機械發展的需要，低、中合金耐磨鋼由于具有較好的耐磨性和初性，生產工藝較 簡單，綜合經濟性合理的特點，開發與應用發展很快；但是總體來看國內低合金耐磨鋼產品 強度級別、性能與國外產品相比都還有不小差距，皿400 W上強度級別耐磨鋼還主要依賴進 Π 。
[0003] 表面硬度600皿級別耐磨鋼板為超高強度耐磨鋼板，具有很高的強度和表面硬 度，一般采用渾火加低溫回火狀態下供貨，主要在礦山機械等磨損極端嚴重的工況下使用。 國內外超高強度耐磨鋼板的制造已經形成多項專利，例如W下4個中國專利和1個美國專 利：
[0004] 中國專利1，武漢鋼鐵（集團）公司；北京科技大學，胡曉萍；陳希杰；張判；陳韶春 等人申請的公開號為CN1099810A的發明專利；"耐磨鋼"，其化學成分為C1. 00~1. 20%， Mn7. 00 ~8. 00 %，Cr2. 00 ~3. 00 %，SiO. 50 ~1. 00 %，NO. 10 ~0. 15 %，P《0. 09 %， S《0. 05%。該專利采用鑄鋼的方法生產，制成的工件具有良好的強度、塑性和沖擊初性， 在中、低沖擊負荷的工況條件下，具有良好的加工硬化性能，耐磨性能超過用傳統的Mnl3 制作的工件。送種鋼的冶煉、鑄造和熱處理工藝相對高儘耐磨鋼簡單，成本也較低。該專 利產品雖較傳統的高儘耐磨鋼有改進，但碳及館、儘等合金含量仍偏高，理論上仍屬于奧氏 體耐磨鑄鋼，表面需沖擊載荷作用才能產生加工硬化，無沖擊載荷時表面硬度低，耐磨性較 差，且高氮鋼冶煉困難，生產過程不易控制。
[000引中國專利2,了起申請的公開號為CN101492793的發明專利；"中低合金耐磨鋼"， 其組成含量W重量表示：碳（C) 0.3~0.45%，儘（Μη) 2~3.5%，鐵（Ti) 0.05~0.2%，紀 基稀± 燈)0. 08 ~0. 15%，娃（Si)l ~2. 5%，機（V)0. 05 ~0. 2%，測度）0. 003 ~0. 005%, 磯任）《0. 045%，硫（巧《0. 04%，其余為鐵（Fe)和烙煉導致的不可避免的雜質組成；該 專利采用鑄造后低溫回火的方法生產，可用于制造鋼球、大型球磨機用的研磨體、襯板、板 健等。耐磨性好；硬度高，洛氏硬度在45至55之間；初性好，不易斷裂；生產成本低，該專 利雖屬中碳合金耐磨鋼，但儘、娃、鐵含量仍偏高，冶煉、連鑄困難，且表面硬度在洛氏55 W 下，硬度偏低。
[0006] 中國專利3,東北大學，王昭東，袁國，鄧想濤，李勇，田勇，王國棟等人申請 的公開號為CN101638755A的發明專利；"高初性超高強度耐磨鋼板及其生產方法"，其成分 為（重量百分比）；C0. 15 ~0. 26 %，SiO. 20 ~0. 55 %，Mnl. 0 ~1. 60 %，P《0. 020 %， S《0. 010%，Mo0.00 ~0. 60%，Ni0.00 ~0. 50%，CrO. 20 ~1. 00%，Ti0.0 1 ~0. 05%, Also. 02~0. 04%，B0.00 05~0. 004%，余量為化及不可避免的雜質。該鋼的生產方法包 括：高潔凈鋼冶煉一鐵水脫硫一轉爐頂底復合吹煉一真空處理一鑄昆，特別是板昆加熱一 粗社一精社、熱處理工藝參數的控制；該鋼化學成分中采用無 V，且無 Mo、Ni或少Mo、Ni，合 金含量低，初性良好。該專利可連鑄生產，雖為超高強度和高初性，但鋼板硬度僅為400皿 不能達到600皿，不能廣泛應用于工作條件惡劣，對耐磨性能要求高的礦山及工程機械產 品上。
[0007] 中國專利4,寶山鋼鐵股份有限公司李紅斌，姚連登；劉自成；趙小婷；等人申請 的公開號為CN102199737A的發明專利"一種600皿級耐磨鋼板及其制造方法"鋼板成 分重量百分比為；C ;0. 41 ~0. 50wt. %、Si ;0. 10 ~0. 60wt. %、Μη ;0. 20 ~1. 20wt. %、 P :《0. 050wt. %、S :《0. 030wt. %、Cr ;0. 01 ~1. 50wt. %、Mo ;0. 01 ~1. OOwt. %、 Ni ;0. 01 ~1. 50wt. %、Ti ;0. 001 ~0. lOwt. %、A1 ;0. 001 ~0. lOwt. %、RE ;0. 001 ~ 0. lOwt. %、W ;0. 01 ~1. OOwt. %、B ;0. 0005 ~0. 0040wt. %，Ca ;0. 001 ~0.0 lOwt. %，余量 為化和不可避免的雜質；其中還要同時滿足；1.50wt. %>Si+Mn>0. 50wt. %，2. OOwt. % >Cr+Mo>0. 20wt. %，0. 15wt. %>A1+Ti >0. 03wt. %，其余為化及不可避免雜質。生產 方法為：轉爐或電爐冶煉、爐外精煉、鑄造、加熱、社制、冷卻、渾火和回火；其中，加熱步驟 中，加熱溫度為小于130(TC ;社制步驟中，開社溫度為小于125(TC，社后空冷；渾火步驟中， 渾火溫度小于Ac3+10(TC ;回火步驟中，回火溫度小于35(TC。按此發明成分和工藝生產出 的鋼板，布氏硬度大于600皿，-2(TC沖擊功值為40J ;該專利鋼板表面布氏硬度600皿W上， 最大厚度為50mm，采用渾火加回火的熱處理工藝生產，該專利碳含量仍然在0. 41~0. 5%， 其他合金元素也添加較多，化學成分復雜，成本較高、添加 W、RE增加了冶煉難度，該專利不 能生產50mm W上鋼板，不適合礦山大厚度耐磨襯板的要求，且該專利渾火后需回火，工藝 夏雜，成本局。
[0008] 美國專利 1，Jean 邸GUIN0T, Le Creusot (FR) ;Jean-GeorgesE5;risson, Le Creusot(FR)等申請的公開號為 US2008/0247903A1 的發明專利"METHOD FOR MAKING AN ABRASION-RESISTANT ST邸L PLATE AND PIATE OBTAI肥D，一種耐磨鋼板及其制造方法"， 其組成含量W重量表示0. 35%《C《0. 8%，0%《Si《2%，0%《Al《2%，0. 35% 《Si+AL《2%，0%《Mn《2. 5%，0%《Ni《5%，0%《Cr《5%，0% 《Mo《0. 50 %，0 %《W《1. 0 %，0. 1 %《Mo+W/2《0. 50 %，0 %《B《0. 02 %，0 % 《W《2%，0%《Zr《4%，0. 05%《 Ti+Zr/2《2%，0%《S《0. 15%，N《0. 03%; 生產方法為熱社后加熱到ACS W上W大于5°C /s的冷速冷卻到室溫，鋼板厚度2~150mm， 鋼板表面不平度5~250~35(TC回火，獲得的鋼板硬度280~650皿。該專利硬 度跨度大，其實施例中只有1例硬度大于600皿，且碳含量為0. 69%，仍屬高碳鋼范圍，可焊 性差，裂紋傾向大，該專利合金含量多，體系復雜，需離線回火熱處理，成本較高。
[0009] 由W上對比專利可知，目前600皿級別超高強度耐磨鋼板的生產存在W下不足：
[0010] ①碳及儘等合金含量偏高，冶煉、連鑄困難；
[0011] ②表面硬度低于600皿；表層需沖擊載荷進行硬化；
[0012] ⑨生產工藝復雜，渾火后需進行回火熱處理；
[001引發明目的
[0014] 鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種適用于厚度8~120mm的 超高強度600皿級別耐磨鋼板及其生產方法，本發明采用較低的碳及儘含量、不需要回火， 鋼板表面硬度大于600皿,-40度低溫初性大于20J。
[001引為實現本發明目的，本發明其化學成分按重量百分比為；C :0.35%~0.40%、Si : 0. 4%~0. 6%、Mn ;0. 40%~1. 00%、化；0. 8%~1. 8%、Mo ;0. 2%~0. 6%，佩；0. 01%~ 0. 03 %、Ni ;0 % ~0. 60 %、Cu ;0 % ~0. 60 %，B ;0. 0005 % ~0. 0022 %、Ti ;0. 025 % ~ 0. 04%、Als ;0. 025%~0. 045%，余量為化及不可避免的雜質。
[001引