CN104831191B

CN104831191B - 一种易焊接的具有耐蚀性能的nm360级耐磨钢板

Info

Publication number: CN104831191B
Application number: CN201510194755.4A
Authority: CN
Inventors: 麻衡; 武会宾; 周平; 李聪聪; 王飞; 魏承志; 杨波; 闫伟; 李子高
Original assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Current assignee: Laiwu Steel Group Yinshan Section Steel Co Ltd
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2017-09-26
Anticipated expiration: 2035-04-22
Also published as: CN104831191A

Abstract

本发明公开了一种易焊接的具有耐蚀性能的NM360级耐磨钢板，该耐磨钢板的化学成分及其重量百分含量：C 0.10～0.25％，Si 0.20～0.40％，Mn 1.0～1.60％，Cr0.20～0.50％，Mo 0.15～0.40％，Ni 0.10～0.30％，Cu 0.20～0.50％，Ti 0.01～0.035％，P0.01～0.02％，S 0.001～0.002％，B 0.0008～0.003％，Al 0.01～0.035％，Mg 0.010～0.020％，余量为Fe。本发明通过添加适量微量元素，提高了耐磨钢板的耐腐蚀性能，扩大了钢板的使用范围，延长使用寿命，可广泛应用于具有腐蚀环境的矿山机械上。

Description

一种易焊接的具有耐蚀性能的NM360级耐磨钢板

技术领域

本发明属于钢的冶炼领域，具体地，本发明涉及一种易焊接的具有耐蚀性能的NM360级耐磨钢板。

背景技术

耐磨钢是在工程上应用比较广泛的一种特殊材料，由于其具有的良好耐磨损性能，多用于与矿石、岩石、土砂等存在磨损的场合。常制成工程机械、矿山机械、煤矿机械、破碎机等机械零件。

低合金耐磨钢因其较为低廉的成本和优异的力学性能，是一种常用的耐磨材料。其合金元素总量小于5％，根据不同需求，添加少量Mn、Si、Cr、Cu、Ni等一种或多种元素。同时，搭配多种热处理工艺，可以进一步提高其力学性能和焊接性能。

部分合金元素对耐磨耐蚀合金钢的影响：Si：能够显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉，还有利于提高耐均匀腐蚀性，但过高的Si会降低氧化皮的剥落性，增加相应的缺陷。Mn：锰钢相比于一般的钢，具有足够的韧性、较高的强度和硬度。但超过2％的Mn会使焊接性能变差，晶界脆化敏感度变高。Cr：能显著提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。Cu：能够提高钢的强度和韧性，特别是耐大气腐蚀的能力。Mg：研究指出含镁夹杂物与钢的润湿角较小，不易形成大的夹杂物；含镁夹杂物与钢中铁素体之间的错配度要小，而且含镁夹杂物周围会形成贫锰区，这使含镁夹杂物有着较好的晶内铁素体形核诱导能力，从而为镁处理改善母材与焊接区性能应用提供了可能。

在煤矿、铁矿等矿山环境中，往往含有Cl^-等具有腐蚀性的液体或浆体，这使得矿山机械中与矿料接触的部分不仅承受了常规的磨损破坏，更要受到腐蚀的损害。然而现有的矿山机械用钢都是普通的耐磨钢，不具有耐腐蚀性能，因此，需要研发一种能够在矿山环境中承受腐蚀和磨损交叉作用的耐磨耐蚀合金钢。

发明内容

本发明目的在于，提供一种易焊接的具有耐腐蚀性能的NM360级耐磨钢板，该耐磨钢板添加适量微量元素，提高了耐磨钢板的耐腐蚀性能，扩大了钢板的使用范围，延长使用寿命，可广泛应用于具有腐蚀环境的矿山机械上。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种易焊接的具有耐腐蚀性能的NM360级耐磨钢板，该钢板的化学成分及其重量百分含量：C 0.10～0.25％，Si 0.20～0.40％，Mn 1.0～1.60％，Cr 0.20～0.50％，Mo0.15～0.40％，Ni 0.10～0.30％，Cu 0.20～0.50％，Ti 0.01～0.035％，P 0.01～0.02％，S 0.001～0.002％，B 0.0008～0.003％，Al 0.01～0.035％，Mg 0.010～0.020％，余量为Fe。

其中Si、Mn、Cr的含量满足1.5％≤Si+Mn+Cr≤2.5％，Mo、Ni、Cu的含量满足0.5％≤Mo+Ni+Cu≤1.1％，且满足CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.46％。

所述钢板的布氏硬度HBW≥330，抗拉强度≥1100MPa，-20℃纵向V型冲击功≥40J。

本发明的另一个目的在于，还提供了一种上述钢板的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)冶炼工艺：将含有各元素的钢水经脱硫、精炼、真空脱气处理；

2)浇铸工艺：将步骤1)处理后的钢水送连铸机，连铸采用全程氩气保护浇铸；

3)板坯加热：加热后进行轧制；

4)轧制工艺：利用宽厚板轧机完成两阶段轧制；

5)热处理工艺：在线淬火，将轧制后的钢板直接水冷至200℃以下然后空冷至室温；离线回火，回火温度为150-250℃，保温时间10-25min，保温后空冷。

优选地，所述步骤3)中，加热温度为1180～1250℃。

优选地，所述步骤5)中，水冷的冷却速率≥20℃/s。

本发明的优点在于：通过适当添加少量的Cu、Ni、Mn、Cr、Mo和B元素，钢板的表面布氏硬度HBW≥330，抗拉强度≥1100MPa，在保证普通NM360的耐磨性和力学性能的基础上兼具有耐腐蚀性能，同时添加少量的Mg提高该产品的焊接性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例1-3 NM360级耐磨钢的化学成分如表1所示：

表1实施例1-3 NM360级耐磨钢的化学成分及其重量百分比

实施例1

一种易焊接的具有耐蚀性能的NM360级耐磨钢板，其制备方法包括以下步骤：

1)冶炼工艺：按表1所示化学成分进行脱硫、精炼、真空脱气处理；

3)板坯加热：加热温度为1180℃，加热后进行轧制；

4)轧制工艺：利用宽厚板轧机完成两阶段轧制，中间坯厚度56mm，精轧终轧温度1001℃；

5)热处理工艺：在线淬火，淬火温度920℃，将轧制后的钢板直接水冷至200℃以下，水冷冷却速率≥20℃/s，然后空冷至室温；离线回火，回火温度为150℃，保温时间25min，保温后空冷得到易焊接的NM360级耐磨耐蚀钢板，厚度16mm。

所述钢板的布氏硬度HBW为370，抗拉强度为1300MPa，-20℃纵向V型冲击功为47J。

实施例2

3)板坯加热：加热温度为1250℃，加热后进行轧制；

4)轧制工艺：利用宽厚板轧机完成两阶段轧制，中间坯厚度75mm，精轧终轧温度903℃；

5)热处理工艺：在线淬火，淬火温度930℃，将轧制后的钢板直接水冷至200℃以下，水冷冷却速率≥20℃/s，然后空冷至室温；离线回火，回火温度为180℃，保温时间20min，保温后空冷得到易焊接的NM360级耐磨耐蚀钢板，厚度25mm。

所述钢板的布氏硬度HBW为374，抗拉强度为1320MPa，-20℃纵向V型冲击功为44J。

实施例3

3)板坯加热：加热温度为1220℃，加热后进行轧制；

4)轧制工艺：利用宽厚板轧机完成两阶段轧制，中间坯厚度84mm，精轧终轧温度891℃；

5)热处理工艺：在线淬火，淬火温度930℃，将轧制后的钢板直接水冷至200℃以下，水冷冷却速率≥20℃/s，然后空冷至室温；离线回火，回火温度为250℃，保温时间15min，保温后空冷得到易焊接的NM360级耐磨耐蚀钢板，厚度30mm。

所述钢板的布氏硬度HBW为384，抗拉强度为1380MPa，-20℃纵向V型冲击功为41J。

腐蚀实验：

腐蚀实验采用溶液悬挂浸泡的方式进行，用尼龙绳将试样悬挂浸泡在溶液中，水浴箱温度保持35℃，烧杯中放置浓度为mol/L的Na₂SO₄溶液，用NaOH调节pH至8.5，用保鲜膜密封烧杯口，浸泡时间为72小时，每隔24小时更换一次溶液。

腐蚀试样加工成6mm×25mm×55mm的长方体，试样上部中间用钻头钻直径为Φ2.5mm的小孔，用于悬挂。用砂纸将试样六个面逐级打磨至600#，在用丙酮和无水乙醇清洗并吹干后，称取试样的质量作为初始质量，并测量试样的长宽高尺寸，计算试样的表面积。

腐蚀实验采用失重法测定试样的平均腐蚀速度。实验结束后用清洗液清除表面残留的腐蚀液及腐蚀产物，称量腐蚀后的试样重量，计算腐蚀速率：

(式1)

W：重量减少(g)；S：表面积(cm²)；D：密度(g/cm³)

腐蚀试验结果如表2所示。

磨损实验：

磨损实验采用干砂/橡胶轮磨损测试。

磨损试样加工成6mm×25mm×55mm的长方体，经超声波丙酮清洗后称重并记录磨损前重量。干砂/橡胶轮磨损试验的具体参数设定为施加载荷130N，橡胶轮的转速为200r/min，石英砂的大小为40-70目，转数为3000r和6000r。每次磨损后的试样分别用丙酮超声波清洗，并用电子天平精确称重，记录磨损失重数据。

磨损试验结果如表2所示。

表2实施例1-3 NM360级耐磨钢的腐蚀和磨损试验数据

由试验结果可以看出钢的耐磨和耐腐蚀性能都有所提高。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种易焊接的具有耐蚀性能的NM360级耐磨钢板，其化学成分及其重量百分含量为：C 0.10～0.25％，Si 0.20～0.40％，Mn 1.0～1.60％，Cr 0.20～0.50％，Mo 0.15～0.40％，Ni 0.10～0.30％，Cu 0.20～0.50％，Ti 0.01～0.035％，P 0.01～0.02％，S0.001～0.002％，B 0.0008～0.003％，Al 0.01～0.035％，Mg 0.010～0.020％，余量为Fe；

其中Si、Mn、Cr的含量满足1.5％≤Si+Mn+Cr≤2.5％，Mo、Ni、Cu的含量满足0.5％≤Mo+Ni+Cu≤1.1％，且满足CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.46％；

所述NM360级耐磨钢板的腐蚀速率为0.220mm/年、0.225mm/年、0.230mm/年。

2.如权利要求1所述的NM360级耐磨钢板，其特征在于，所述钢板的布氏硬度HBW≥330，抗拉强度≥1100MPa，-20℃纵向V型冲击功≥40J。

3.一种如权利要求1所述的易焊接的具有耐蚀性能的NM360级耐磨钢板的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1)冶炼：将钢水经脱硫、精炼、真空脱气炉真空处理；

2)浇铸：将步骤1)处理后的钢水送连铸机，连铸采用全程氩气保护浇铸；

3)板坯加热：加热后进行轧制；

4)轧制：利用宽厚板轧机完成两阶段轧制；

5)热处理：在线淬火，将轧制后的钢板直接水冷至200℃以下，然后空冷至室温；离线回火，回火温度为150～250℃，保温时间10～25min，保温后空冷得到易焊接的具有耐蚀性能的NM360级耐磨耐蚀钢板。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，加热温度为1180～1250℃。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中，水冷的冷却速率≥20℃/s。