CN106893942B - 一种高强度贝氏体耐磨钢板及其生产方法 - Google Patents

一种高强度贝氏体耐磨钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

一种高强度贝氏体耐磨钢板及其生产方法，属于耐磨钢技术领域。该钢板的化学重量百分含量为：C 0.35‑0.40％,Si 1.5‑1.9％,Mn 0.6‑1.0％,P≤0.015％,S≤0.010％,Cr 0.3‑0.9％,Nb 0.010‑0.03％,Al 0.02‑0.05％,Ti 0.010‑0.15％,B 0.0010‑0.0030％,其余为铁Fe和不可避免的杂质。生产工艺路线为：铁水脱硫—转炉顶底复合吹炼—真空处理—板坯浇注—板坯加热—轧制—水冷或热处理。优点在于，贵重合金少，制造方法简单，具有HB550以上硬度的高强度贝氏体耐磨钢采用贝氏体+马氏体组织设计，钢板各项性能稳定，硬度高，耐磨性好。

Description

一种高强度贝氏体耐磨钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于耐磨钢技术领域，特别是提供了一种高强度贝氏体耐磨钢板及其生产方法，贝氏体和马氏体组织为主；适用于矿山及工程机械。
背景技术
高强度耐磨钢板以其较高的强硬度，被广泛应用于工作条件特别恶劣，要求高强度、高耐磨性能的采矿、煤炭、建筑、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可焊接性。目前国内的耐磨钢一般以马氏体耐磨钢为主，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领域上的应用。
在本发明之前，布氏硬度在HB550以上的耐磨钢板以马氏体耐磨钢为主。北京科技大学发明的“一种具有NM550硬度的低成本耐磨钢板及制造方法”专利，该钢的成分范围为：C 0.25‐0.30％,Mn 2.0‐2.5％,Si 1.6‐2.0％,Cr 1.0‐1.5％,Mo 0.20‐0.30％,Ni 0.5‐1.0％,Nb 0.01‐0.06％,V 0.01‐0.06％,B 0.001‐0.0015％,S≤0.005％,P≤0.015％,[O+N]≤0.010％,余量为铁和不可避免的杂质称取跟组分，经过冶炼后连铸成坯，连铸坯经过1200‐1250℃加热，采用中厚板轧机两阶段控制轧制，在780‐850℃终轧，轧后采用控制冷却，冷却速度为≥5℃/s，冷至250‐280℃进行堆冷或保温坑内进行保温120min以上，最后空冷至室温，得到厚度为6‐60mm的具有NM550硬度的低成本耐磨钢。该钢成分中Mn含量大于2.0％，Ni含量大于0.5％，还添加一定量的Mo、V和Nb贵重微合金元素，布氏硬度值在HB545‐HB569之间。但是该钢含有较高的Mn、Cr和Ni，还有Nb、Mo、V等贵重金属元素，成本相对较高；合金含量高，碳当量相对较高，影响焊接性能。
本发明在不降低耐磨性能的前提下，采用新的成分设计和制造方法，大幅度降低合金含量，降低碳当量，在改善钢板焊接性能和塑韧性的同时，从而降低生产制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度贝氏体耐磨钢板及其生产方法，高强度贝氏体耐磨钢板，具有良好的塑韧性，以及良好的可焊性能，钢板的厚度范围6‐30mm。
本发明提供的高强度贝氏体耐磨钢板，具体包括以下重量百分含量的化学成分组成：C 0.35‐0.40％,Si 1.5‐1.9％,Mn 0.6‐1.0％,P≤0.015％,S≤0.010％,Cr 0.3‐0.9％,Nb 0.010‐0.03％,Al 0.02‐0.05％,Ti 0.010‐0.15％,B 0.0010‐0.0030％,其余为铁Fe和不可避免的杂质。
所述的高强度贝氏体耐磨钢板，钢板的布氏硬度值为HB570‐HB630，抗拉强度(Rm)为≥1600MPa，延伸率A50为10～20％，碳当量为0.55～0.70。
本发明钢板采用的化学成分设计，较同硬度级别马氏体耐磨钢碳当量低(0.55‐0.70％)，可焊性能好；贵重合金元素的含量少，成本较低；合金成分设计简单，能保证在低合金成分、低碳当量的条件下确保钢板的淬透性；钢板采用轧制加超快冷的生产工艺，取消离线淬火热处理生产步骤；钢板整体具有较高的强度、良好的耐磨性、塑韧性以及可焊性能。
本发明还提供了一种具有上述化学成分组成以及高强度贝氏体耐磨钢板的制备方法，包括以下步骤：
(1)工艺路线为：铁水脱硫—转炉顶底复合吹炼—真空处理—板坯浇注—板坯加热—轧制—水冷或热处理；
(2)在1150‐1240℃加热，加热时间系数为1‐2min/mm；
(3)在中厚板轧机采用两阶段轧制，粗轧阶段在970‐1100℃进行轧制，初轧采用低速大压下的轧制规程，保证单道次压下率大于15％，展宽后的3‐5道次，要求道次压下率逐步增大；精轧阶段在820‐850℃进行轧制，终轧温度控制在800℃以上；
(4)轧后进行超快速冷却，采用UFC(超快速冷却)+ACC(加速层流冷却)强水冷工艺，终冷温度为150‐200℃，冷速不低于10℃/s；
(5)钢板回火热处理，回火保温温度150‐250℃，加热时间1～3min/mm×板厚。
本发明的(1)根据不同规格的钢板，选择不同断面的连铸机浇注，本发明采用的断面分别为250×1800mm和300×2000mm的连铸机；
步骤(3)中是采用的两阶段轧制工艺，粗轧阶段采用低速大压下，保证单道次压下率大于15％，展宽后的3‐5道次，要求道次压下率逐步增大，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匀；精轧阶段通过诱导形变，促使Ti的碳化物析出。
步骤(4)中，采用超快速冷却工艺，得到贝氏体+马氏体组织，省去马氏体耐磨钢离线淬火热处理工艺。
步骤(5)中，回火的目的是为了减少或消除钢中的内应力，降低淬火脆性，并且使钢中的组织更加均匀。
本发明的高强度贝氏体耐磨钢板及其生产方法具有以下优点：
1)贵重合金少。钢板成分设计中贵重合金含量少，总的贵重合金含量小于1％，钢板碳当量低，合金成本低。
2)制造方法简单。采用中厚板轧机轧后快速冷却以及离线回火的生产工艺，获得与常规调质马氏体耐磨钢的性能，节省了马氏体耐磨钢板离线再加热淬火的工序，生产周期短、成本低，同时提高了生产效率，节约了能源。
3)具有HB550以上硬度的高强度贝氏体耐磨钢采用贝氏体+马氏体组织设计，钢板各项性能稳定，硬度高，耐磨性好。
附图说明
图1为高强度贝氏体耐磨钢显微组织的光学显微镜照片图。
图2为高强度贝氏体耐磨钢显微组织的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
以下具体实例来说明本发明的技术方案，但是本发明的保护范围不限于此：
实例1
高强度贝氏体耐磨钢板，厚度10mm，其化学成分组成为：C 0.36％,Si 1.55％,Mn0.65％,P 0.012％,S≤0.004％,Cr 0.48％,Nb 0.018％,Al 0.035％,Ti 0.02％,B0.0021％,其余为铁Fe和不可避免的杂质。下表1是在此成分下的控轧控冷及热处理工艺参数，表2是在该工艺参数下得到的力学性能。
表1轧制及热处理工艺参数
板厚/mm 板坯加热温度/℃ 开轧温度/℃ 终轧温度/℃ 终冷温度/℃ 回火温度/℃
10 1220 1100 812 180 200
10 1220 1070 808 205 200
10 1220 1050 810 194 200
10 1220 1080 807 195 200
表2力学性能
实例2
高强度贝氏体耐磨钢板，厚度30mmm，其化学成分组成为：C 0.38％,Si 1.66％,Mn0.8％,P 0.010％,S≤0.004％,Cr 0.76％,Nb 0.023％,Al 0.037％,Ti 0.05％,B0.0024％,其余为铁Fe和不可避免的杂质。下表3是在此成分下的控轧控冷及热处理工艺参数，表4是在该工艺参数下得到的力学性能。
表3轧制及热处理工艺参数
板厚/mm 板坯加热温度/℃ 开轧温度/℃ 终轧温度/℃ 终冷温度/℃ 回火温度/℃
30 1220 1080 815 230 200
30 1220 1090 820 225 200
30 1220 1075 818 228 200
30 1220 1080 820 220 200
表4力学性能

Claims (2)

1.一种高强度贝氏体耐磨钢板，其特征在于，其化学成分按质量百分比为：C 0.35-0.40％,Si 1.5-1.9％,Mn 0.6-1.0％,P≤0.015％,S≤0.010％,Cr 0.30-0.90％,Nb0.010-0.03％,Al 0.02-0.05％,Ti 0.010-0.15％,B 0.0010-0.0030％,其余为铁Fe和不可避免的杂质；
其性能指标为：高强度贝氏体耐磨钢板表面布氏硬度为HB570-630，抗拉强度为≥1600MPa，延伸率A50为10～20％，碳当量为0.55～0.70。
2.一种权利要求1所述的高强度贝氏体耐磨钢板的生产方法，包括铁水脱硫—转炉顶底复合吹炼—真空处理—板坯浇注—板坯加热—轧制—水冷—热处理，其特征在于，板坯加热—粗轧—精轧—强水冷的工艺控制的技术参数为如下：
(1).板坯加热阶段，均热温度采用1150℃～1240℃，加热时间系数为1-2min/mm；
(2).轧制阶段，开轧温度≥1050℃，精轧温度为830-850℃，终轧温度为800-820℃；
(3).钢板水冷，采用UFC(超快速冷却)+ACC(加速层流冷却)强水冷工艺，开冷温度780-820℃，终冷温度为150-200℃，冷速不低于10℃/s；
(4).钢板回火热处理，回火保温温度150-250℃，加热时间1～3min/mm×板厚。
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