布氏硬度550级耐磨钢及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种布氏硬度550级耐磨钢及制造方法，包括C0.26～0.30％、Si0.22～0.28％、Mn1.20～1.22％、P≤0.01％、S≤0.005％、Cr0.2～0.25％、Cu0.01～0.015％、Al0.03～0.05％、Ni0.05～0.06％、Mo0.01～0.02％、Ti0.03～0.04％、V0.008～0.019％、B≤0.004％，其余为铁和不可避免的杂质，优化残余应力的同时，保证了耐磨钢表面硬度值在550HB左右，抗拉强度达到1750Mpa以上。采用低温回火保留了板材表面的压向应力，对提高钢板的耐磨性能、抗开裂性能和疲劳性能有明显提升作用。

Brinell hardness 550 grade wear resistant steel and its manufacturing method

The invention discloses a 550-grade wear-resistant steel with Brinell hardness and a manufacturing method, which includes C0.26-0.30%, Si0.22-0.28%, Mn1.20-1.22%, P < 0.01%, S < 0.005%, Cr0.2-0.25%, Cu0.01-0.015%, Al0.03-0.05%, Ni0.05-0.06%, Mo0.01-0.02%, Ti0.03-0.04%, V0.008-0.019%, B < 0.05. 004%, the rest are iron and unavoidable impurities. While optimizing the residual stress, the surface hardness of wear-resistant steel is about 550HB, and the tensile strength is above 1750Mpa. The low temperature tempering retains the compressive stress on the surface of the sheet, which can improve the wear resistance, cracking resistance and fatigue performance of the sheet.

【技术实现步骤摘要】
布氏硬度550级耐磨钢及制造方法
本专利技术属于耐磨钢
，具体涉及一种布氏硬度550级耐磨钢及制造方法。
技术介绍
耐磨钢是广泛应用于各种磨损工况下的一类钢铁材料，其目的在于减缓机械部件的磨损消耗，提高产品的寿命，延长机械产品因磨损而发生失效行为的时间，要求具有较高的硬度值以保证恶劣工况下的耐摩擦磨损性能。而残余应力是影响耐磨钢使用的关键参数，与钢板的开裂以及表面的耐磨性有直接关系。而通常的耐磨钢硬度值高，其内残余应力大，均匀性不好，很容易在使用过程中发生钢板开裂的问题；另外，表面的残余应力还与耐磨性有一定关系，钢板表面如果是压应力，则对提高钢板的耐磨性能和疲劳性能有提升作用。中国专利技术专利(公开号102953016B、公开日2016.1.27)公开了一种650HB级耐磨钢板及其制造方法，其成分重量百分比为：C：0.45～0.55％，Si：0.10～0.35％，Mn：0.20～1.00％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr：0.20～1.00％，Mo：0.10～0.80％，Ni：0.50～2.00％，Nb：0.010～0.080％，Ti：0.001～0.060％，Al：0.010～0.10％，B：0.0005～0.0040％，Mg：0.001～0.010％，Ca：0.001～0.010％，还同时满足：(Si+Mn)≤1.10％，(Cr+Mo)≥0.80％，0.04％≤(Al+Ti)≤0.11％，余量为Fe和不可避免的杂质。其制造方法，包括：冶炼、铸造和钢坯在1000～1300℃加热、进行自由轧制，轧后空冷；在(Ac3-10)℃-(Ac3+g0)℃温度淬火，然后在100～400℃温度回火，得到的耐磨钢板的硬度典型值为650HB。这种成分体系的钢强度和硬度能够达到标准，但是在热处过程中，表面的残余应力分布容易造成不均匀的现象，且为拉应力，这容易使钢在使用过程中开裂造成材料失效，并且靠C含量的增加来提高钢的强度和硬度，容易造成碳钢量CEV偏高，增加焊接裂纹产生的风险。同时该成分体系合金元素增加较多，也容易增大碳当量，增加焊接裂纹产生的风险，同时钢板的塑性较差，容易造成开裂。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述技术的不足，提供一种残余应力分布均匀、抗拉强度高的布氏硬度550级耐磨钢及制造方法。为实现上述目的，本专利技术所设计的布氏硬度550级耐磨钢，所述耐磨钢化学元素成分及其重量百分比为：C：0.26～0.30％、Si：0.22～0.28％、Mn：1.20～1.22％、P≤0.01％、S≤0.005％、Cr：0.2～0.25％、Cu：0.01～0.015％、Al：0.03～0.05％、Ni：0.05～0.06％、Mo：0.01～0.02％、Ti：0.03～0.04％、V：0.008～0.019％、B≤0.004％，其余为铁和不可避免的杂质。该耐磨钢钢板的布氏硬度值达到550HB左右，抗拉强度大于1750Mpa。各化学成分及含量在本专利技术中的作用如下：C是影响耐磨钢强度、硬度、韧性及淬透性的重要元素，也是影响钢显微组织最为重要的元素。随着碳含量增加，钢的硬度增加，冲击韧性显著下降，耐磨性逐渐提高。碳含量过高，钢中的碳化物量过多，热处理后形成的是高碳片状马氏体，钢的硬度高而韧性低，且热处理过程中容易开裂，这一点尤其要注意；碳含量过低，钢的淬硬性不足，硬度过低，耐磨性不足；因此，C含量为0.26～0.30％，优选为0.28～0.30％。Si在炼钢过程中，其用作还原剂和脱氧剂。Si是非碳化物形成元素，是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体。因此可以强化铁素体，提高钢的强度和硬度，同时可以降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。Si还可提高钢的回火稳定性和抗氧化性。它提高钢中固溶体的强度和冷加工变形硬化率的作用极强，仅次于磷，但同时也在一定程度上降低钢的韧性和塑性。另外，硅使钢呈带状组织，使钢材的横向性能低于纵向性能。但硅含量过高会出现块状铁素体，使钢的韧性降低并易产生淬火裂纹；并且残余奥氏体显著增加，使钢的硬度降低。当Si的含量较高时，可能使Fe3C分解，使C游离而呈石墨状态存在，即有所谓的石墨化作用，在退火时，表面也容易脱碳；因此，Si含量为0.22～0.28％，优选为0.23～0.27％。Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，能消除或减弱因硫所引起的热脆性，从而改善钢的热加工性能。Mn和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，强化基体；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子，生成Mn3C，它与Fe3C能相互溶解，在钢中形成在(FeMn)3C型化合物，从而提高钢的强度、硬度和耐磨性。Mn可降低临界冷却速度，促进马氏体形成，提高钢的淬透性。锰在钢中由于降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用，也间接地起到提高珠光体钢强度的作用。锰扩大铁碳平衡相图中的γ相区，它使钢形成和稳定奥氏体组织的能力仅次于镍。淬火后易得到马氏体组织。但锰是过热敏感性元素，淬火时加热温度过高会引起晶粒粗大；锰在凝固时偏析系数较大，很容易在晶界偏聚，对钢的性能产生不利影响，并会导致钢的淬火组织中残余奥氏体量增加，所以锰含量控制在1.20～1.22％，优选为1.20～1.21％。S存在于钢铁中会使钢变的热脆，而P在结晶过程中易产生偏析，从而在钢中的局部区域产生冷脆。硫、磷对于耐磨钢残余应力控制而言是有害杂质元素，应尽力消除。因此，P≤0.01％，S≤0.005％。Cr有利于钢的固溶强化并适宜碳化物的形成，进而提高钢的高温强度、硬度和耐磨性能。铬增加钢的淬透性，尤其与锰、硅合理搭配能大大提高淬透性，但同时也增加钢的回火脆性倾向。铬能固溶于铁素体中而产生固溶强化效应，提高焊缝金属的抗拉强度和屈服点。但其含量超过0.25％，会使焊缝金属韧性明显下降。因此，Cr含量为0.2～0.25％。Cu在钢中能改善普通低合金钢抗大气腐蚀性能，改善焊接性、成型性与机加工性等。但是当铜含量超过0.2％时容易产生“铜脆现象”。英国斯文西大学材料工程系的Morrison指出，Cu与Ni以不大于0.5％的总量同时加入钢坯时，钢中的冲击性能不受损害。因此，Cu含量为0.01～0.015％。Ni和碳不形成碳化物，是形成和稳定奥氏体的主要合金元素，加入一定的镍可提高淬透性，使钢的组织在常温下保留少量残余奥氏体，以提高其韧性。镍元素能够提高钢材本身的冲击韧性，尤其是对钢材的低温冲击改善较大。因此，Ni含量为0.05～0.06％。Mo在钢中以固溶体相和碳化物相的形式存在。可降低临界冷却速度，促进马氏体形成，提高钢的淬透性。与C形成MoC，提高钢的硬度。并通过固溶强化来强化基体，提高硬化相的密度，同时也提高碳化物的稳定性，对钢的强度产生有利的作用。对回火脆性的影响颇为复杂，作为单一的合金元素存在，提高钢的回火脆性，但和其他导致回火脆性的元素并存时，钼又降低或抑制其他元素所导致的回火脆性。因此，Mo含量为0.01～0.02％。Al是钢中常用脱氧剂。钢中加入少量的铝，可以细化晶粒，提高冲击韧性。因此，Al含量为0.03～0.05％。Ti通过细化晶粒和沉淀强化提高钢的强度，钛在连铸冷却条件下生成弥散的TiN颗粒，由于它的熔点很高，在焊接热影响区能显著抑制晶粒长大，加微量钛能显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种布氏硬度550级耐磨钢，其特征在于：所述耐磨钢化学元素成分及其重量百分比为：C：0.26～0.30％、Si：0.22～0.28％、Mn：1.20～1.22％、P≤0.01％、S≤0.005％、Cr：0.2～0.25％、Cu：0.01～0.015％、Al：0.03～0.05％、Ni：0.05～0.06％、Mo：0.01～0.02％、Ti：0.03～0.04％、V：0.008～0.019％、B≤0.004％，其余为铁和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种布氏硬度550级耐磨钢，其特征在于：所述耐磨钢化学元素成分及其重量百分比为：C：0.26～0.30％、Si：0.22～0.28％、Mn：1.20～1.22％、P≤0.01％、S≤0.005％、Cr：0.2～0.25％、Cu：0.01～0.015％、Al：0.03～0.05％、Ni：0.05～0.06％、Mo：0.01～0.02％、Ti：0.03～0.04％、V：0.008～0.019％、B≤0.004％，其余为铁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述布氏硬度550级耐磨钢，其特征在于：所述C的重量百分比为0.28～0.30％。3.根据权利要求1所述布氏硬度550级耐磨钢，其特征在于：所述Si的重量百分比为0.23～0.27％。4.根据权利要求1所述布氏硬度550级耐磨钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：余立，薛欢，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42