CN108118257B - TiC颗粒强化铁素体/贝氏体基耐磨钢板及制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种TiC颗粒强化铁素体/贝氏体基耐磨钢板及制造方法,属于合金钢技术领域。该耐磨钢板化学组成按重量百分含量为Mn:0‑2.0;Si:0.30‑0.60;Mo:0‑1.0;S≤0.030;P≤0.030;C含量满足C≈0.07+Ti/4;余量为Fe和不可避免的杂质元素。该钢种的制造方法是:转炉或电炉冶炼、炉外精炼、板坯连铸、热连轧、层流冷却及卷取。该耐磨钢的基体组织主要为铁素体/贝氏体,均匀分布体积分数0.5‑3%的微米级TiC颗粒,屈服强度500‑600MPa,抗拉强度600‑700MPa以上,材料室温冲击功可以达到Akv80J/cm2以上,磨粒磨损性能与NM360相当。
Description
技术领域
本发明属于合金钢技术领域,特别是提供了一种TiC颗粒强化铁素体/贝氏体基耐磨钢板及制造方法,这种材料强度与传统铁素体基低合金钢相当,因此弯曲性能及成型性能优良,同时由于基体上均匀分布微米级的超硬颗粒质点,其耐磨性能能够达到传统马氏体钢的水平,可以应用于对成型性能及耐磨性能都有很高要求的工件,例如自卸车车斗、搅拌罐等,是一种加工性能及弯曲性能良好、成本低廉且具有优异耐磨性的钢种。
背景技术
在冶金、建材等工业行业中,物料的搅拌、运输等,都要使用大量的耐磨钢工件,承受着不同程度的磨损和冲击,导致耐磨钢工件的使用寿命较短,更换频繁,耗费量极大。而部分工件形状复杂,制备过程需要经过弯曲成型。提高材料的硬度有利于提高材料的耐磨性能;但是,硬度越高的材料,成型越困难。因此有必要开发一种兼具成型性能和耐磨性能的材料,强度或硬度较低而耐磨性较高。目前主流产品是采用屈服强度500MPa级别的热轧钢卷,基体为铁素体/贝氏体;由于硬度较低,使用寿命较低。而使用屈服强度1000MPa(即NM360)以上的马氏体耐磨钢,弯曲及加工性能较差,成型效率很低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种TiC颗粒强化铁素体/贝氏体基耐磨钢及其制造方法,生产工艺简单,价格低廉,产品组织及性能均匀性良好,基体组织主要为铁素体或贝氏体,采用超硬粒子TiC增强材料耐磨性,析出相平均尺寸约为1~3μm,体积分数为0.5~3%。超硬TiC粒子提高耐磨性原理是:阻止磨粒磨损犁沟的通过,或者破碎磨粒、钝化磨粒尖角,显著减轻基体的磨损失重。
本发明提供的铁素体/贝氏体基耐磨钢板,屈服强度500MPa左右,弯曲成型性能可以与传统500MPa级低合金铁素体钢/贝氏体钢相当,同时由于采用超硬质点TiC(显微硬度HV3000以上)进行强化,耐磨性能可以达到NM360的水平。采用这种材料,兼具了成型性能和耐磨性能,而且生产工艺简单,价格低廉,可以广泛适用于自卸车车斗、搅拌罐用钢等。
本发明的耐磨钢板化学组成按重量百分含量(wt.%)为Mn:0-2;Si:0.30-0.60;Ti:0.4-0.8;Mo:0-1.0;S≤0.030;P≤0.030;C含量满足C≈0.07+Ti/4;余量为Fe和不可避免的杂质元素。
该耐磨钢的基体组织主要为铁素体/贝氏体,均匀分布体积分数0.5~3%的微米级TiC颗粒,屈服强度500~600MPa,材料室温冲击功可以达到Akv80J/cm2以上,产品组织及性能均匀性良好。
本发明各元素的作用及配比依据如下:
碳:具有强烈的固溶强化作用。碳含量较低,产品硬度不足;碳含量过高,产品硬度较高,弯曲成型性能较差。同时,碳与钛结合形成微米级TiC粒子,可显著改善耐磨性。由于TiC的溶解度较小,因此TiC在高温下(1300度以上)基本就析出完毕了,TiC的理论原子配比约为4,因此本发明控制碳含量应满足C含量C≈0.07+Ti/4。
硅:钢中脱氧元素之一,同时具有一定的固溶强化作用,但过量的硅对钢的韧性及焊接性能不利。综合上述考虑,本发明控制硅含量范围为0.30-0.60wt.%。
锰:提高奥氏体的稳定性,可以细化铁素体晶粒,在一定的冷却条件下可以形成综合性能良好的铁素体/贝氏体组织。本发明钢中锰含量范围为0-2wt.%。
钛:作为强碳化物形成元素,与碳结合形成硬度HV大于3000的超硬粒子TiC,显著改善钢的耐磨性。本发明控制钛含量0.40-0.80wt.%,所形成的TiC粒子体积分数约为0.5-3%,平均粒度约为1-3m。过多的TiC粒子恶化材料的塑性及韧性,过少的粒子不能有效提高材料的耐磨性。
钼:提高钢的淬透性,同时强化晶界,提高钢的耐蚀性能,同时可以溶解到TiC中形成(TiMo)C,提高强化相的体积分数。本发明控制钼含量范围为0-1.0wt.%。
磷、硫作为杂质元素严重损害钢的韧塑性,含量分别控制在S≤0.030wt.%,P≤0.030wt.%。
本发明耐磨钢板的制造方法,工艺依次包括:转炉或电炉冶炼、炉外精炼、板坯连铸、热连轧;在工艺中控制的技术参数如下:
将连铸坯或铸锭开坯后装入加热炉中加热,加热温度为1150~1220℃,开轧温度1000~1050℃,终轧温度为800~850℃,卷取温度550~600℃。
通过上述工艺,该耐磨钢的基体组织主要为铁素体/贝氏体,均匀分布体积分数0.5~3%的微米级TiC颗粒,屈服强度500~600MPa,抗拉强度600-700MPa以上,材料室温冲击功可以达到Akv80J/cm2以上,产品组织及性能均匀性良好,磨粒磨损性能与NM360相当。
附图说明
图1为本发明耐磨钢的光学微观组织图。
图2为一种TiC粒子形貌及能谱图。
图3为另一种TiC粒子形貌及能谱图。
具体实施方式
实施例1:本发明的化学组成按重量百分含量为C:0.19;Si:0.43;Mn:1.10;Mo:0.21;S:0.005;P:0.005,Ti:0.48;余量为Fe及不可避免的杂质。钢板制造工艺:转炉冶炼,LF精炼,RH精炼,板坯连铸;采用热连轧轧机轧制,加热温度1200℃,终轧温度820℃,卷曲温度610℃。
表1本发明实施例力学性能及耐磨性能检测结果
Claims (2)
1.一种TiC颗粒强化铁素体/贝氏体基耐磨钢板,其特征在于,化学组成按重量百分含量为:Mn:0-2.0,Si:0.30-0.60,Mo:1.0,Ti:0.4-0.48,S≤0.030,P≤0.030,C为0.07+Ti/4;余量为Fe和不可避免的杂质元素;
该耐磨钢板的基体组织主要为铁素体/贝氏体,均匀分布体积分数0.5~3%的微米级TiC颗粒,屈服强度500~600MPa,材料室温冲击功达到Akv80J/cm2以上;
所述耐磨钢板采用转炉或电炉冶炼,采用热连轧轧机轧制;工艺步骤及控制的技术参数为:将连铸坯或铸锭开坯后装入加热炉中加热,加热温度为1150~1220℃,开轧温度1000~1050℃,终轧温度为800~850℃,卷取温度550~600℃。
2.一种权利要求1所述耐磨钢板的制造方法,采用转炉或电炉冶炼,采用热连轧轧机轧制;其特征在于:工艺步骤及控制的技术参数如下:
将连铸坯或铸锭开坯后装入加热炉中加热,加热温度为1150~1220℃,开轧温度1000~1050℃,终轧温度为800~850℃,卷取温度550~600℃。
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