CN104789881A - 一种高强度高韧性耐磨钢板的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种高强度高韧性耐磨钢板的生产方法。钢的化学成分质量百分比为：C =0.15~0.26，Si=0.20~0.55，Mn=1.0~1.60，P≤0.020，S≤0.010，Mo=0.00~0.60，Ni=0.00~0.50， Cr=0.20~1.00，Ti=0.01~0.05，Als= 0.02~0.04，B=0.0005~0.004，余量为Fe及不可避免的杂质。该钢的生产工艺流程：高洁净钢冶炼—铁水脱硫—转炉顶底复合吹炼—真空处理—铸坯。该钢化学成分中无V且无Mo、Ni或少Mo、Ni，合金含量低，韧性良好，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。

Description

一种高强度高韧性耐磨钢板的生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术，是一种高强度高韧性耐磨钢板的生产方法。

背景技术

耐磨钢板被广泛应用于工作条件恶劣，要求强度高、耐磨性好的工程、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、各种矿山机械等。机械制造业的发展，对耐磨钢的生产提出了更高的要求，需要更好的强韧性适合严酷的工作环境并降低机身自重，提高设备的使用寿命。此外，由于焊接工艺在机械生产中的日益突出的作用，要求耐磨钢应具有较好的焊接性能。

已经有不少关于耐磨钢的专利技术公开，但是其产品性能对于耐磨钢的发展趋势来说总是有各种不足之处。例如，中国专利ZL 200510078257.X“高强度耐磨钢及其制造方法”所发明的钢种，强度和韧性指标高，但含碳量高， 且焊接性能不好。又如中国专利ZL 200810047196.4“一种超高强度耐磨钢板及其生产方法”，其化学成分质量百分比为C 0.10~0.17%，Si 0.25~50%，Mn 1.2~1.5%，P≤0.018%，S≤0.008%，Cr 0.20~0.50%，Ni 0.25~0.50%，Mo 0.10~0.40%，Als0.02~0.06%，B≤0.005%，RE≤150g/吨钢，该专利采用控制轧制+调质处理，硬度在HBW380~400之间，该发明有良好的耐磨性和强韧性，但是，它加入了一定量的Mo和RE，使得成本较高，且硬度相对来说偏低。还有欧洲专利EP0527276，虽韧性很高，A₅₀达23%，但是它加入了一定量的Mo、V及较多的Cr微合金元素，从而使得焊接性能不是很好。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度高韧性耐磨钢板的生产方法，克服上述现有技术中存在的不足，采用无V且无Mo、Ni或少Mo、Ni成分体系，制造出综合性能优良的低合金超高强高韧性可焊接耐磨钢板。

本发明的技术方案：一种高强度高韧性耐磨钢板的生产方法，其工艺路线为：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—粗轧—精轧—空冷或水冷—热处理。化学组成质量百分比为：C= 0.15~0.26，Si=0.20~0.55，Mn=1.0~1.60，P≤0.020，S≤0.010，Mo=0.00~0.60，Ni=0.00~0.50，Cr=0.20~1.00，Ti=0.01~0.05，Als=0.02~0.04，B=0.0005~0.004，余量为Fe及不可避免的杂质；

其关键工艺步骤包括：

板坯加热：均热温度采用1180℃～1240℃，加热时间不少于2小时；

粗轧：开轧温度≥1050℃，终轧温度≥980℃，道次压下率为10～25％；

精轧：开轧温度为880~950℃，终轧温度≥820℃，未再结晶区累积压下率为40％～70％；

热处理， 淬火温度  900~950℃，保温时间  1.5～3 min/mm×板厚；回火保温温度200~300℃，保温时间=1～3 min/mm×板厚。

发明原理：合理控制C、Si、Mn元素的含量，以起到固溶强化，提高淬透性但并不显著损伤其韧性和焊接性能的作用。适当添加Mo、Ni、Cr、Ti、B等微合金元素，改善淬透性并产生强化作用。选择合理的控制轧制工艺参数，细化奥氏体晶粒，以达到细晶强化和改善韧性的目的。对控轧后的钢板进行合理的热处理，选取适当的时间和温度参数来调整材料的组织状态，以取得优良的强韧性能的匹配。

本发明的有益效果：按以上方法生产的高韧性超高强度耐磨钢板，表面布氏硬度（HB）为420~480，-40℃冲击韧性≥40J，同时具有良好的强韧性匹配及高的耐磨性，碳当量较低，在0.41~0.55之间，具有良好的焊接性能；成分设计采用无V且无Mo、Ni或少Mo、Ni成分体系，从一定程度上节约了成本。

附图说明

附图1为实施例1的A号钢种经热处理后的金相显微组织。

附图2为实施例1的A号钢种拉伸断口形貌。

具体实施方式

实施例1

按本发明方法冶炼的A试验钢种，其化学成分如表1所示。

表1  实验钢A化学成分（质量百分数w%）

关键工艺步骤：

板坯加热：将所冶炼钢坯于1200℃，加热时间为3小时；

粗轧：开轧温度1080℃，粗轧终轧温度1050℃；

精轧：开轧温度940℃，精轧终轧温度910℃；

热处理：淬火温度为930℃，加热时间30 min，在实验室试验淬火机装置下淬火，冷速为60℃/s左右，回火温度为250℃，加热时间为24min。

从图1中可以看出组织细化均匀，为回火马氏体。图2表明断口中韧性断裂所占的比例比较大，有较好的冲击韧性。

实施例2

按本发明方法冶炼的B试验钢种化学成分如表2所示。

表2  实验钢B化学成分（质量百分数w%）

关键工艺步骤：

板坯加热：将所冶炼钢坯于1200℃，加热时间为3小时；

粗轧：开轧温度1100℃，粗轧终轧温度1120℃；

精轧：开轧温度930℃，精轧终轧温度880℃；

热处理：淬火加热温度为900℃，加热时间36 min，在实验室试验淬火机装置下淬火，冷速为60℃/s左右，回火温度为250℃，加热时间为30 min。

两实施例钢的检测性能如表3所示。

表3  实验钢力学性能

Claims (1)

1. 一种高强度高韧性耐磨钢板的生产方法，工艺路线为高洁净钢冶炼—铁水脱硫—转炉顶底复合吹炼—真空处理—铸坯—板坯加热—粗轧—精轧—空冷或水冷—热处理，其特征在于：化学组成质量百分比为：C= 0.15~0.26，Si=0.20~0.55，Mn=1.0~1.60，P≤0.020，S≤0.010，Mo=0.00~0.60，Ni=0.00~0.50，Cr=0.20~1.00，Ti=0.01~0.05，Als=0.02~0.04，B=0.0005~0.004，余量为Fe及不可避免的杂质；

关键工艺步骤包括：

板坯加热：均热温度采用1180℃～1240℃，加热时间不少于2小时；

粗轧：开轧温度≥1050℃，终轧温度≥980℃，道次压下率为10～25％；

精轧：开轧温度为880~950℃，终轧温度≥820℃，未再结晶区累积压下率为40％～70％；

热处理， 淬火温度 900~950℃， 保温时间 1.5～3 min/mm×板厚； 回火保温温度200~300℃，保温时间=1～3 min/mm×板厚。