本发明专利技术公开了一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法，其化学成分质量百分数分别为：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，其余为Fe和不可避免的残存杂质元素。该热轧钢板的制备方法是按设定元素成分熔炼钢水，钢水经真空脱气处理后（炉外精炼）进行连铸成连铸坯或模铸并初轧成钢坯，钢坯于1250℃加热后进行多道次轧制，总压下率不低于65%，道次变形率为10~20%，终轧温度不低于1050℃，轧后钢板进行固溶处理，固溶温度不低于1050℃，控制钢板表面出水后温度低于300℃，得到的钢板拉伸强度700-900MPa，常温冲击韧性Akv≥90J，水韧处理后硬度≤250HBW，适用于中、低载荷条件下使用的刮板输送机中部槽、自卸卡车车厢板、球磨机衬板、料仓衬板等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐磨金属材料轧制
，具体涉及一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法。
技术介绍
磨损是材料的主要失效形式之一，据不完全统计，我国仅在冶金、矿山、电力、煤炭和农机部门，每年因工件磨损而造成的经济损失约400亿元，因此耐磨材料的发展直接影响了磨损工件的使用寿命。耐磨钢是广泛用于各种磨损工况的一类耐磨材料，种类繁多，大体可分为高锰钢与中、低合金耐磨钢。高锰钢具有优异的加工硬化性能，材料产生加工硬化时，其表面的强度和硬度急剧提高，而内部仍为韧性优异的奥氏体组织，但是其发生加工硬化需要在较大的冲击载荷的条件下才能发挥作用，但是，由于实际应用中发现，当工况冲击载荷较低时(<3.0 J/cm2)，高锰耐磨钢的强化系数较低，其表面硬化程度无法满足工况需求。中低合金耐磨钢的代表钢种有如HARDOX系列、EH系列、NM系列、B-HARD系列等。此类钢种显微组织为马氏体或马氏体－贝氏体，硬度可达到300～600HB，但是，由于煤炭开采的地质条件复杂、服役环境恶劣，目前常用的耐磨钢（耐磨级别一般为400或450），其耐磨性能愈来愈无法满足生产需求。而更高级别的耐磨钢（500以上），虽然强度与耐磨性有所提高，但韧性、疲劳性能更加不足，尤其是焊接性能非常差，应用难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法。针对Mn13在中低冲击载荷下不易应变强化的特点，本专利技术通过降低Mn的含量，添加适量的Cr、Mo、V元素，降低锰钢的奥氏体稳定性，通过化学成分设计Ms点升高至室温。中锰钢轧制后在线进行固溶热处理，确保组织为奥氏体及弥散分布的碳化物，保障轧板在中、低冲击载荷下使用即可产生形变诱发马氏体相变。本专利技术的目的通过如下技术方案解决：一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法，其特征在于中锰钢热轧板的化学成分质量百分含量为：C：0.8~1.2，Si≤0.8， Mn：7.0~8.5， P≤0.030 ，S≤0.005 ，Cr：1.2~1.8 ，Mo：0.2~0.5， V：0.2~0.5，Nb≤0.1，Ti≤0.05，Al≤0.04，B≤0.003，其余为Fe和不可避免的残存杂质元素。具体的制造方法如下：(1) 熔炼、炉外精炼及浇注成钢坯：按设定的原始成分熔炼钢水，钢水经炉外精炼处理后进行连铸或模铸制成板坯，板坯厚度≥成品钢板厚度的3倍；(2) 热轧钢坯：板坯于1250℃加热后进行多道次轧制，总压下率不低于65%，道次变形率为10~20%，终轧温度不低于1050℃；(3) 固溶处理：固溶温度不低于1050℃，控制钢板表面出水后温度低于300℃。本专利技术强韧性耐磨中锰钢热轧板化学成分的作用机理为：碳：碳是钢中最主要的强化元素，通过提高碳含量增加材料强度及形变硬化后硬度，同时由于碳在奥氏体中有较高的溶解度，可以使奥氏体保持较高的稳定性，降低钢的Ms点，在保证钢板强度及提高奥氏体稳定性的条件下，碳含量范围定为0.9-1.4%。锰：锰是奥氏体稳定元素，能够扩大奥氏体相区，使奥氏体的相变温度降低，是廉价的稳定奥氏体和强化合金元素，锰含量过低时不能满足生成奥氏体的需要，过高时不仅对力学性能无明显益处、反而易产生粗大柱状晶和易形成裂纹。因此，所用的含锰量范围是6-10%。硅：钢中添加硅能够提高钢水纯净度和脱氧，硅在钢中起固溶强化作用，其在奥氏体总的溶解度较大，有利于提高钢的强度和硬度，硅降低碳在奥氏体中的溶解度，导致碳化物量增多，使冲击韧性和抗磨性恶化，硅量范围是≤0.4%。铬、钼和钒：铬与铁形成连续固溶体，缩小奥氏体相区城，与碳形成多种碳化物。加入适量的钼、钒等元素，它们能形成细小碳化物颗粒起弥散强化作用，提高屈服强度，同时也提高了冲击韧性和抗磨性。制造工艺过程对本专利技术产品的影响：转炉吹炼和真空处理：目的是确保钢液的基本成分要求，去除钢中的氧氢等有害气体，并加入锰铬钼钒等必要的合金元素，进行合金元素调整。熔炼、炉外精炼及浇注成钢坯：按设定的原始成分熔炼钢水，钢水经炉外精炼处理后进行连铸或模铸制成板坯，板坯厚度≥成品钢板厚度的3倍。热轧：板坯于1250℃加热后进行多道次轧制，总压下率不低于65%，道次变形率为10~20%，终轧温度不低于1050℃。固溶处理：固溶温度不低于1050℃，控制钢板表面出水后温度低于300℃。本专利技术通过合理的成分设计、加热、控制轧制及固溶处理，实现强化固溶体、净化晶界和细化晶粒的作用，并使夹杂物分散析出和强化，降低了钢中奥氏体的稳定性。采用上述成分设计和工艺控制方法制造的热轧板具有较好的韧性，在中低冲击载荷下材料即可发生应变诱发马氏体相变，相变后具有较高的硬度，能够满足中低冲击载荷条件下的各种复杂工况。具体实施方法：实例1：1、按成分配比熔炼钢水，浇注轧制成钢坯，热轧制备钢板，冶炼工艺：采用电弧炉熔炼按照成分配比熔炼钢水，其成分为：C：1.0 ，Si：0.3 ， Mn：8.5 ， P≤0.030 ，S≤0.005 ，Cr：2.0 ，Mo：0.35 ， V：0.2 ，Nb：0.003 ，Ti：0.01 ，Al：0.01 ，B：0.003 ，其余为Fe和不可避免的残存杂质元素。并进行炉外精炼。2、轧制工艺：板坯于1250℃加热后进行多道次轧制，总压下率不低于65%，道次变形率为10~20%，终轧温度不低于1050℃。3、固溶热处理：固溶温度不低于1050℃，控制钢板表面出水后温度低于300℃。产品性能检测：表1 力学性能产品类别拉伸强度σb(MPa)延伸率%冲击功Akv(J)ZGMn13>60023>50NM400>110015>60实施例1>75025>130表2 摩擦学性能根据国标GB/T12444-2006，摩擦磨损试验采用M-2000摩擦磨损试验机，试验方式为环-块试验，试验材料为上试样，试样大小为10×10×20mm，对磨材料为轴承钢GCr15，为环状下试样，摩擦磨损表面粗糙度为0.06~0.08μm，试验载荷为200N，试验时间为2h，转速为200r/min，试验温度为室温。磨料磨损介质为标准石英砂，粒度100-150目，磨损接触面间的石英砂流量控制为1.5-2.0kg/h。试样在试验前后均用酒精超声清洗，干燥后，用分析天平进行多次测量，取平均值，并计算试验前后试样失重。产品类别耐磨性磨损失重mgZGMn131/2450NM4001/3687实施例112313表层硬度分布表对磨损试样进行表层硬度测试，随磨损表层深度变化的微观硬度表所示：深度/μm50100150200250300350400500600700800硬度/HV540445361314299279266262259255244239本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种强韧性耐磨中锰钢热轧板，其特征在于，其化学成分质量百分比为：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≤0.1，Ti≤0.05，Al≤0.04，B≤0.003，余量为Fe和不可避免杂质。
【技术特征摘要】
1.一种强韧性耐磨中锰钢热轧板，其特征在于，其化学成分质量百分比为：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≤0.1，Ti≤0.05，Al≤0.04，B≤0.003，余量为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求书1所述化学成分的强韧性耐磨中锰钢热轧板的制造方...
【专利技术属性】
技术研发人员：王军祥，岳宏霖，高继萍，
申请(专利权)人：天津威尔朗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12
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