一种低成本高强度耐磨钢板及其生产方法技术

一种低成本高强度耐磨钢板及其生产方法。该钢板的化学成分质量百分比为：Ｃ?０．１３－０．２０％，Ｓｉ?０．１５－０．４０％，Ｍｎ?０．８－１．５０％，Ｐ≤０．０２％，Ｓ≤０．００５％，Ｃｒ?０．１０－０．５０％，Ａｌ?０．０２－０．０６％，Ｔｉ?０．００５－０．０２％，Ｂ０．００１０－０．００２０％，其余为铁Ｆｅ和不可避免的杂质。该钢的生产方法包括：高洁净钢冶炼－铁水脱硫－转炉顶底复合吹炼－真空处理－铸坯，特别是板坯加热、轧制和热处理工艺参数的合理控制，制得的钢板最大厚度为８０ｍｍ，布氏硬度为３７０～４３０，硬度分布均匀。该钢化学成分中采用无Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｉ等贵重合金元素，合金含量低、成本低、强韧性好，同时具有良好的耐磨性能和焊接性能，能广泛应用于工作条件恶劣，对钢种性能要求高的矿山及工程机械产品上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工程机械用低合金高强度耐磨钢板，具体的说是一种低成本同时 具有优异综合性能的高强度耐磨钢板及其生产方法。
技术介绍
耐磨钢板被广泛应用于工作条件特别恶劣，要求高强度、高耐磨性能的工程、采 矿、建筑、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上。如推土机，装载机，挖掘机，自 卸车及各种矿山机械、抓斗、堆取料机、输料弯曲结构等。因此，该种耐磨钢板要求有较高的 硬度，同时要有一定的塑韧性和良好的焊接性能。目前的国内的耐磨钢一般合金含量较高， 虽然能满足硬度的要求，但塑韧性和焊接方面的性能相对较差，在一定程度上影响了其在 不同机械领域上的应用。在本专利技术之前，武汉钢铁公司专利技术的“一种超高强度耐磨钢及其生产方法”专利， 该钢的成分范围为C 0. 10-0. 17%, Si 0. 25-0. 50%, Mn 1. 20-1. 50%, P ^ 0. 018%, S ^ 0. 008 %, Cr 0. 20-0. 50%, Ni 0. 25-0. 50%, Mo 0. 10-0. 40%, Als 0. 02-0. 06%, B^O. 005%, RE ^ 150g/吨钢；该钢采用控轧+调质的生产工艺，该钢成分中不含V，抗拉 强度约1300MPa，布氏硬度值HB达到400左右。但是该钢含有较高的Ni、Mo等贵重金属元 素，成本相对较高。还有舞阳钢铁公司专利技术的“一种高强度耐磨板及其制备方法”和“一种调 质型耐磨钢及其热处理方法”专利，其成分分别为:C0. 12-0. 16%, Si 0. 10-0. 70%, Mn 0. 90-1. 50 %, P ^ 0. 020 %, S ^ 0. 010 %, CrO. 20-0. 70 %, Ni 0. 05-0. 30 %, V 0. 03-0. 08 %, Nb 0. 01-0. 06 %, MoO. 10-0. 50 %, Ti 0. 01-0. 06 %, Al 0. 02-0. 08 %, B 0. 0005-0. 0030%和 CO. 14-0. 18%，Si 0. 20-0. 40%, Mn 1. 20-1. 40%, P^O. 015%, S^O. 005 %, CrO. 50-0. 70 %, Ni 0. 40-0. 55 %, V 0. 03-0. 08 %, Nb 0. 02-0. 03 %, TiO. 015-0. 030%, Mo 0. 40-0. 50%, Al 0. 02-0. 045%, B 0. 0015-0. 0030% ；两个专利的成 分中均添加了不同含量的Nb、Ni、Mo、V等贵金属元素，大大增加了生产成本。其中第二个 专利中还含有Cu，两个专利的成本都比较高。第一个专利的回火温度在150-250°C，属于低 温回火，正常的工业回火温度在400-700°C，批量工业生产中生产组织和控制都较难，大大 影响了热处理炉的正常生产。两种钢板的碳当量最大值分别为0. 682%和0. 707%，碳当量 较高，对焊接性能有不利的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低成本高强度的耐磨钢板，其硬度分布均勻，具有良好 的强韧性，以及优异的焊接性能，钢板的厚度范围6-80mm。本专利技术提供的低成本高强度耐磨钢板，具体包括以下质量百分含量的化学成分 组成C 0. 13-0. 20%, Si 0. 15-0. 40 %, Mn 0. 8-1. 50%, P ^ 0. 02%, S ^ 0. 005%, Cr 0. 10-0. 50%, Al 0. 02-0. 06%, TiO. 005-0. 02%, B 0. 0010-0. 0020%，其余为铁 Fe 和不可3避免的杂质。所述的高强耐磨钢板，钢板的布氏硬度值为HB370-430，抗拉强度不少于 1200MPa。本专利技术钢板采用的化学成分设计，碳当量低为0. 35-0. 55%，焊接性能好；贵重合 金元素的含量少，成本较低；合金成分设计简单，能保证在低碳、低合金成分、低碳当量的条 件下确保钢板的淬透性；钢板整体具有较高的强度、良好的耐磨性、塑韧性以及优异的焊接 性能。其中，各化学成分及含量在本专利技术中的作用是C 0. 13-0. 20% 碳是钢中的主要元素，对钢的强度、低温冲击韧性、焊接性能产生 直接的影响。随着碳含量的提高，钢的硬度提高，而冲击韧性下降，热处理开裂倾向增大，焊 接性能差。碳含量过低会增大冶炼控制难度，钢的硬度低，淬硬性、耐磨性差；碳含量过高， 又会影响钢的焊接性能以及耐大气腐蚀能力。为保证钢的硬度、韧性和耐磨性，同时考虑钢 的焊接性能，碳含量定为0. 13-0. 20%。Si 0. 15-0. 40% 在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，硅和钼、铬等结合，有提高 抗腐蚀性和抗氧化的作用，超过0. 5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。硅在钢 中的一个重要作用是强烈抑制和延缓过冷奥氏体的碳化物分解，提高奥氏体稳定性。硅在 铁素体中所产生的固溶强化作用仅次于碳和磷，而优于锰，因此它使钢的强度和硬度上升。Mn 0. 8-1. 50% 锰的成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，是强烈稳定奥氏体 的元素，可有效地降低奥氏体的分解速度，提高钢的淬透性。P^O. 02%, S^O. 005% 在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆 性。使焊接性能变坏，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂 纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。Cr 0. 10-0. 50% 铬作为耐磨钢的重要合金元素，能显著提高钢的强度、硬度和耐 磨性，同时降低塑性和韧性。Al 0.02-0.06% 铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高 冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮 性能和耐高温腐蚀的能力，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。Ti 0.005-0.02% 可形成细小的钛的碳、氮氧化物颗粒，在板坯再加热过程中科 通过阻止奥氏体晶粒的粗化而得到较为细小的奥氏体显微组织。钛的氮化物颗粒的存在可 抑制焊接热影响区的低温韧性，阻止了游离氮对钢的淬透性产生的不利影响。B 0. 0010-0. 0020% 钢中加入微量的硼可以提高钢板淬透性，从而提高钢板的强 度。本专利技术还提供了一种具有上述化学成分组成的高强度耐磨钢板的制备方法，包括 以下步骤1、高洁净钢冶炼_铁水脱硫-转炉顶底复合吹炼-真空处理-铸坯-板坯加热-轧 制_空冷或水冷_热处理，其特征在于板坯加热_粗轧_精轧及热处理段的工艺控制。2、控制工艺参数(1).板坯加热阶段为了使微合金元素充分溶解，同时保证一定的奥氏体晶粒 度，均热温度采用1150°C 1240°C，加热时间不少于2小时；4(2).轧制阶段开轧温度彡1050°C，终轧温度彡930°C，单道次压下率大于15%，低 速大压下可以使钢板心部的晶粒得以细化，有利于钢板厚度方向上组织的均勻，直接热轧 提高了生产率；(3).钢板热处理，淬火温度900 950°C，加热时间1. 5 3min/mmX板厚；回火 保温温度250-450°C，加热时间1 3min/mmX板厚。操作中，根据不同规格的钢板，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本高强度耐磨钢板，其特征在于：其化学成分按质量百分比为：Ｃ　０．１３－０．２０％，Ｓｉ　０．１５－０．４０％，Ｍｎ　０．８－１．５０％，Ｐ≤０．０２％，Ｓ≤０．００５％，Ｃｒ　０．１０－０．５０％，Ａｌ　０．０２－０．０６％，Ｔｉ０．００５－０．０２％，Ｂ０．００１０－０．００２０％，其余为铁Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
一种低成本高强度耐磨钢板，其特征在于其化学成分按质量百分比为C 0.13 0.20％，Si 0.15 0.40％，Mn 0.8 1.50％，P≤0.02％，S≤0.005％，Cr 0.10 0.50％，Al 0.02 0.06％，Ti 0.005 0.02％，B0.0010 0.0020％，其余为铁Fe和不可避免的杂质。2.—种生产如权利要求1所述的低合金高强度耐磨钢板的方法，包括以下步骤高洁 净钢冶炼_铁水脱硫_转炉顶底复合吹炼_真空处理_铸坯-板坯加热_轧制_空冷或水 冷_热处理，其特征在于控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昭东，顾林豪，刘印良，刘春明，姜中行，王文军，邓想涛，宋增强，邹扬，曹艺，刘金刚，刘建明，田世平，蒋海涛，王根矶，赵云峰，
申请(专利权)人：首钢总公司，东北大学，秦皇岛首秦金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]