CN101698900A - 一种低合金超高硬度耐磨钢板生产工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低合金超高硬度耐磨钢板生产工艺方法，属于金属材料领域。其特征是利用对轧制后的钢板实施强化控制冷却和再次离线加热淬火工艺路线。具体来说，将轧后的钢板进行强化控制冷却，开冷温度为850～780℃，冷却速度控制在15～30℃/s，终冷温度350～550℃；之后空冷至室温，再加热10min～120min淬火至室温，淬火温度为950～900℃；对淬火后的钢板进行100～400℃回火，回火时间在20min～180min。本发明生产的耐磨钢板硬度大于500HB，合金总量小于6％，具有低成本、高附加值、工艺稳定易于实现等功效。
Description
技术领域
本发明属于金属材料领域，特别涉及一种低合金超高硬度耐磨钢板生产工艺方法。
背景技术
在冶金、矿山、机械制造及军事等各个工业部门中，许多工件及机器设备用钢由于磨损而迅速失效，给国民经济造成巨大损失。为提高钢件的耐磨性，防止材料早期失效，须对钢板进行硬化处理。如中国专利申请(申请号为200510025978.4)“一种贝氏体耐磨钢板制备工艺”公布了通过添加变质剂和多元微合金化处理可以实现HRC硬度30～50，抗拉强度大于1000Mpa。此专利不足在于需要添加变质剂，冶炼工艺复杂，不易稳定控制。中国专利申请(申请号200510079346.6)“超细贝氏体耐磨钢及其制造工艺”公开了一种高碳MnCrWSiAlV系低合金钢，缺陷在于高碳含量使得无法以轧制形式生产，因而难以大规模工业推广。又如2000中国专利申请(申请号00125376.X)“高硬度耐磨低碳合金钢板”，此专利只可实现钢板硬度400～500HB，对于500HB以上的超高硬度却无能为力。此外，传统的高合金耐磨钢也因高成本、冶炼工艺复杂、加工困难等缺陷逐步被市场淘汰。因此，根据市场需要，迫切需要开发一种工业可以稳定生产的低合金经济适用型超高硬度耐磨钢板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经济适用型低合金超高硬度耐磨钢板生产工艺，该工艺生产的耐磨钢板硬度大于500HB，合金总量小于6％，具有低成本、高附加值、工艺稳定易于实现等功效。
本发明利用对轧制后的钢板实施强化控制冷却和再次离线加热淬火工艺路线，并对钢板的合金成分作了精心设计。成分设计的准则包括：一是强化添加淬硬性元素Cr、B、Si，二是尽量避开或降低利用贵重元素如Cu、Ni、稀土等含量以节省投资成本。
一种低合金超高硬度耐磨钢板生产工艺方法，其特征是：将轧后的钢板进行强化控制冷却，开冷温度为850～780℃，冷却速度控制在15～30℃/s，终冷温度350～550℃；之后空冷至室温，再加热10min～120min淬火至室温，淬火温度为950～900℃；对淬火后的钢板进行100～400℃回火，回火时间控制在20min～180min。
前述方法中，钢板合金成分按重量百分比为：C占0.20-0.25％，Si占0.30-2.0％，Mn占1.5-1.9％，Cr占0.7-1.4％，B占0.002-0.005％，Ni≤0.50％，Mo≤0.40％，Nb≤0.10％，V≤0.07％，Ti≤0.040％，合金含量总量小于6％，其余为Fe及不可避免的杂质。
前述方法中，钢板厚度为10～50mm。
传统工业生产硬度大于500HB的耐磨钢板采用两种途径：(1)高碳或高合金化，(2)双加热淬火或多次加热淬火。前者成本过高且后续加工困难，后者多次加热高耗能，且钢板残余应力明显易于出现裂纹，两者均不利于钢铁工业持续循环利用。
相比而言，本发明具有如下优点：
(1)合金总量及贵重金属较少，不含稀有金属，投资成本低，经济适用。
(2)控制冷却后在空气中自然冷却，可充分利用钢板余热进行自回火，消除残余应力，改善组织均匀性，防止裂纹的生成。
(3)只需一次加热淬火，节约了能源，降低了生产成本，易于生产维护。
(4)强化控制冷却与再加热淬火工艺的合理搭配，易于形成贝氏体和马氏体复相钢，提高了钢板的综合力学性能和使用寿命。
具体实施方式
实施例1
将钢水连铸成230mm的坯料，其传学成分为C占0.23％，Si占0.40％，Mn占1.7％，Cr占1.2％，B占0.004％，Ni占0.30％，Mo占0.30％，Nb占0.06％，V占0.04％，Ti占0.014％，其余为Fe及不可避免的杂质。将坯料在1220℃均热，保温150min，后进行高压水除鳞，进行粗轧和精轧，粗轧开轧温度1170℃，粗轧终轧温度1040℃；中间坯厚度80mm。中间坯空冷待温到930℃开始精轧，精轧终轧温度830℃。
将轧后的12mm钢板进行强化控制冷却，开冷温度为820℃，冷却速度28℃/s，终冷温度450℃；之后空冷至室温，然后再加热30min淬火至室温，淬火温度为920℃；对淬火后的钢板进行200℃低温回火，回火时间控制在20min。
对钢板力学性能检验获知，平均硬度为540HB，抗拉强度为2020Mpa，冲击功(-20℃)为21J。
实施例2
将钢水连铸成300mm的坯料，其传学成分为C占0.24％，Si占1.85％，Mn占1.8％，Cr占1.3％，B占0.004％，Ni占0.40％，Mo占0.40％，Nb占0.07％，V占0.05％，Ti占0.013％，其余为Fe及不可避免的杂质。将坯料在1230℃均热，保温240min，后进行高压水除鳞，进行粗轧和精轧，粗轧开轧温度1180℃，粗轧终轧温度1050℃；中间坯厚度110mm。中间坯空冷待温到930℃开始精轧，精轧终轧温度840℃。
将轧后的40mm钢板进行强化控制冷却，开冷温度为830℃，冷却速度26℃/s，终冷温度460℃；之后空冷至室温，然后再加热80min淬火至室温，淬火温度为930℃；对淬火后的钢板进行250℃低温回火，回火时间控制在50min。
对钢板力学性能检验获知，平均硬度为530HB，抗拉强度为1980Mpa，冲击功(-20℃)为36J。
实施例3
将钢水连铸成280mm的坯料，其传学成分为C占0.22％，Si占1.90％，Mn占1.8％，Cr占1.2％，B占0.004％，Ni占0.45％，Mo占0.35％，Nb占0.08％，V占0.05％，Ti占0.013％，其余为Fe及不可避免的杂质。将坯料在1230℃均热，保温200min，后进行高压水除鳞，进行粗轧和精轧，粗轧开轧温度1170℃，粗轧终轧温度1050℃；中间坯厚度80mm。中间坯空冷待温到930℃开始精轧，精轧终轧温度840℃。
将轧后的20mm钢板进行强化控制冷却，开冷温度为830℃，冷却速度28℃/s，终冷温度440℃；之后空冷至室温，然后再加热60min淬火至室温，淬火温度为930℃；对淬火后的钢板进行250℃低温回火，回火时间控制在30min。
对钢板力学性能检验获知，平均硬度为570HB，抗拉强度为2130Mpa，冲击功(-20℃)为20J。
实施例4
将钢水连铸成230mm的坯料，其传学成分为C占0.23％，Si占1.90％，Mn占1.8％，Cr占1.2％，B占0.004％，Ni占0.40％，Mo占0.35％，Nb占0.08％，V占0.06％，Ti占0.015％，其余为Fe及不可避免的杂质。将坯料在1220℃均热，保温150min，后进行高压水除鳞，进行粗轧和精轧，粗轧开轧温度1170℃，粗轧终轧温度1040℃；中间坯厚度80mm。中间坯空冷待温到930℃开始精轧，精轧终轧温度830℃。
将轧后的12mm钢板进行强化控制冷却，开冷温度为820℃，冷却速度28℃/s，终冷温度450℃；之后空冷至室温，然后再加热30min淬火至室温，淬火温度为920℃；对淬火后的钢板进行200℃低温回火，回火时间控制在30min。
对钢板力学性能检验获知，平均硬度为630HB，抗拉强度为2250Mpa，冲击功(-20℃)为15J，具有特别优异的耐磨性。
Claims (3)
1.一种低合金超高硬度耐磨钢板生产工艺方法，其特征在于，将轧后的钢板进行强化控制冷却，开冷温度为850～780℃，冷却速度控制在15～30℃/s，终冷温度350～550℃；之后空冷至室温，再加热10min～120min淬火至室温，淬火温度为950～900℃；对淬火后的钢板进行100～400℃回火，回火时间控制在20min～180min。
2.根据权利要求1所述的生产工艺方法，其特征在于，钢板合金成分按重量百分比为：C占0.20-0.25％，Si占0.30-2.0％，Mn占1.5-1.9％，Cr占0.7-1.4％，B占0.002-0.005％，Ni≤0.50％，Mo≤0.40％，Nb≤0.10％，V≤0.07％，Ti≤0.040％，合金含量总量小于6％，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的生产工艺方法，其特征在于，钢板厚度为10～50mm。
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