本發明鋼中的雜質元素控制;P《0.015%,S《0.005 %,[閑《0.0080 %, [0]《0. 0020%,且 Ti/N > 3. 4。
[0017] 本發明所設計元素的理由為:
[0018] C:為了保證鋼板超高的表面硬度和厚鋼板水冷時的渾透性需要相當的碳含量做 保證,在一定范圍內鋼的硬度隨碳含量的增加而相應的增加,同時一定的碳含量可W和佩、 TiXr、Mo等形成碳化物析出,增加耐磨性。碳含量過高則塑性初性降低焊接性能下降,為了 保證鋼板的高硬度及焊接性能和低溫初性,因此本發明中C含量控制在0. 35%~0. 40% ;
[0019] Si ;主要作用是固溶強化和脫氧,是非碳化物形成元素,Si含量較多時會抑制碳 化物的析出,但過多時會使焊接性能下降,同時影響初性,因此本發明中Si含量控制在 0. 4%~0. 6% ;
[0020] Μη;主要作用是固溶強化,含量大于0.4%時可W提高渾透性,提高馬氏體中碳的 過飽和度,有利于強度和硬度的提高,且成本低廉,但含量高于1. 0時易形成中必偏析,會 使板昆有易發裂紋的傾向;因此本發明中Μη含量控制在0. 4%~1. 0% ;
[0021] Nb;是強碳和氮化合物形成元素,主要作用是通過在鋼中形成細小碳氮化物抑制 加熱時晶粒長大,空冷時又具有一定的析出強化的作用;Nb加入鋼中,通過抑制奧氏體晶 粒界面運動,從而提高鋼板的再結晶溫度。鋼板中加入適量的佩,高溫奧氏體化時,未溶解 的NbC起到釘社奧氏體晶界的作用,從而阻礙奧氏體晶界過分粗化。溶解在奧氏體中的佩, 在兩階段社制過程中抑制奧氏體再結晶,細化奧氏體晶粒。但Nb含量過高,則會形成粗大 的NbC,影響鋼板的力學性能。因此,本發明中佩的加入量為0. 01 %~0. 03%。
[0022] Ti ;可W與氮、碳和硫形成化合物,主要作用是通過在鋼中形成細小碳氮化物抑制 加熱時晶粒長大,鐵與氮的化合物形成溫度較高,碳化饑和碳化銀的析出溫度較碳化鐵和 氮化鐵低,加鐵時通過控制鐵氮的比例(Ti/N > 3. 4),使銀主要與碳化合,同時可W阻止鋼 中的游離N與B形成化合物,提高酸溶測收得率充分發揮B提高渾透性的作用,但含量過高 時會形成粗大的TiN,降低鋼板的低溫初性和疲勞性能,因此本發明中Ti的加入量控制在 0. 025%~0. 04%且 Ti/N > 3. 4。
[002引 Mo、化:主要作用是降低臨界冷卻速度,提高鋼板的渾透性,形成完全細小的馬氏 體組織,另外館、鋼在鋼中可形成多種碳化物,提高鋼板的強度和硬度,保證厚規格鋼板的 硬度在600皿W上,Mo含量大于0. 2%,化含量大于0. 8%時效果明顯,Mo、化含量隨厚度 增加而適當增加,但Mo價格昂貴,Mo、化過多加入,還會使焊接性降低,因此本發明控制化: 0. 8%~1. 8%、Mo ;0. 2%~0. 6%。
[0024] B ;鋼中加入微量的測可極大的提高渾火渾透性,由于測的加入量很小,且在鋼液 中與氧、氮有較強的親和力,很容易與其發生化合反應,從而失去提高渾透性的作用。因此 冶煉時加測之前應盡量降低鋼水中氧和氮的含量,但B含量過多時0. 0025% )易在晶 界處富集,會降低晶界結合能,使鋼板在受到沖擊載荷時更傾向于沿晶斷裂,降低鋼板的低 溫沖擊吸收功。因此,本發明中B的加入量為0. 0005%~0. 0022%,最佳值為0. 0010%~ 0. 0020 %,且[閑《0. 0080 %,[0]《0. 0020 %。
[002引化,Ni,在大于50mm厚鋼板中添加0. 4%~0. 6%銅,渾火后的自回火過程可形成 ε -化析出,有效提高鋼的強度和硬度,但含化鋼在加熱和熱社過程中易因銅脆而造成邊 部過燒和表面翅皮等表面質量缺陷。為改善含化鋼材的表面質量,常向鋼中加入高烙點的 Ni元素,W形成高烙點的化、Ni二元合金相,減少低烙點富CU相,同時增加化在鋼中的溶 解度。為達到完全抑制含化鋼銅脆缺陷的目的,一般將Ni ;化比控制在大于1 ;2,Ni也是同 時提高大于50mm厚規格鋼板的硬度和低溫初性的元素,Ni會與化形成化Ni化合物,鋼板 在較低溫度下受到低溫沖擊載荷時,固溶的Ni會提高鋼板的低溫沖擊吸收功,但Ni成本較 高,因此本發明中厚規格鋼板加入小于0. 6%的Ni能夠保證鋼板的力學性能尤其是-4(TC 低溫初性,并使其具有市場競爭力。
[0026] 一般超高強度耐磨鋼板采用離線渾火加低溫回火的工藝生產,本發明鋼板的特點 是不需進行低溫回火,在線渾火或離線渾火后性能即達到超高的硬度和良好的初性。
[0027] 本發明生產工藝流程為;鐵水預處理一轉爐冶煉一精煉一真空脫氣一微Ti處 理一B合金化一連鑄一堆煤緩冷一帶溫清理一板昆加熱一社制一(在線渾火)一矯直一堆 煤一(貿線摔火)。
[0028] 1)冶煉工藝特征:進行鐵水預處理,采用轉爐冶煉,通過頂吹或頂底復合吹煉,進 行精煉處理,并進行微合金化,控制鋼中雜質含量在上述成分范圍;本發明的特征在于有效 B的控制,精煉時要控制鋼水[閑《0. 0080%,陽]《0. 0020%,加 Ti微合金化,同時要控 制鋼中的Ti/N大于等于3. 5,可保證鋼中有效測的含量在0. 0010 %~0. 0020%,連鑄采用 電磁攬拌,減少元素偏析。
[0029] 本發明的特征在于連鑄后需進行堆煤緩冷,時間大于等于48小時,可有效去除鋼 昆中的氨含量和鑄造內應力。緩冷到板昆溫度在100~20(TC時,進行板昆帶溫清理,可減 少鑄造缺陷,同時可避免切割裂紋的發生。
[0030] 2)社制工藝特征;社前加熱溫度120(TC~125(TC,社制時采用兩階段控社,目的 在于充分細化熱社態組織,第一階段社制開社溫度控制在1050~110(TC,終社溫度控制在 980~105(TC ;第一階段社制過程中,奧氏體發生動態再結晶、靜態再結晶和動態回復的過 程,細化了奧氏體晶粒;
[0031] 當成品鋼板大于50mm時,二階段社制開始溫度小于860。終社溫度控制在小于 等于85(TC,第二階段奧氏體進一步細化且富集了大量的位錯,為相變提供了大量的形核位 置;
[0032] 當成品鋼板厚度小于等于50mm時,第二階段社制開始溫度控制在小于92(TC,終 社溫度不低于820°C ;
[0033] 3)熱處理工藝特征;當成品鋼板厚度大于50mm鋼板,進行離線渾火,加熱溫度 850~90(TC,保溫2~3分鐘/mm,渾火時,在連續渾火機低壓段進行擺動渾火,擺動時間 100~200砂,渾火終冷溫度150~250°C,然后堆煤空冷至室溫,時間不小于24小時;
[0034] 本發明的特征之一在于,為保證大于50mm厚規格鋼板具有600皿的硬度,加熱后 鋼板在低壓段水中進行擺動渾火;特征之二;控制擺動渾火時間,有別于正常渾火需冷卻 至室溫,只水冷至低于馬氏體形成溫度w下終止,即可獲得相當數量的馬氏體和殘余奧氏 體混合組織,然后進行堆煤緩冷,利用必部溫度進行自回火,可W充分去除渾火應力,防止 高硬度鋼板渾火裂紋的產生,既可生產出50mm W上厚度的超高硬度耐磨鋼板,又可省去一 般高強度耐磨鋼板生產必須的回火工序,既降低了生產成本,又可提高生產效率。
[0035] 本發明的特征在于采用控社工藝充分細化鋼板的組織,有利于鋼板后期熱處理后 獲得超高的硬度和較好的初性;
[0036] 本發明的另一特征為成品鋼板50mm及W下厚度的鋼板進行在線渾火,入水溫度 780~84(TC,冷卻速度大于1(TC /s,返紅溫度為200~25(TC,矯直后盡快下線堆煤或進槽 緩冷,利用余溫進行自回火,時間不小于24小時,既可有效避免鋼板渾火開裂,又減少了回 火熱處理。
[0037] 按上述技術方案生產的高強度鋼板具有W下有益效果:
[0038] 本發明的優點及技術效果在于,①本發明鋼化學成分W中C,低Μη,復合添加少量 常用合金元素化,Mo、佩、Ti及Β為基本特征;成分簡單,合金含量相對較低,便于冶煉,通 過在線渾火或離線渾火后得到均勻的高硬度馬氏體組織。
[0039] ②表面硬度大于600皿;不需沖擊載荷硬化,具有超高的硬度和耐磨性能,可在礦 山機械等磨損極端嚴重的工況下使用;
[0040] ⑨最大厚度可達120mm ;可滿足較大厚度耐磨鋼板的使用需求;
[0041] ④不需回火熱處理;降低了生產成本,又可提高生產效率,還可保證鋼板渾火后不 開裂;
[0042] ⑤-4(TC低溫初性大于20J。保證鋼板在具超有超高的硬度同時,具有良好的低溫 止裂能力,可W在-4(TC低溫環境