CN108754344A - 一种高硬度高韧性钢板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硬度高韧性钢板,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.40~0.80%,锰为8.0~11.0%,钛为1.0~2.5%,硅小于或等于0.30%,硫小于或等于0.050%,磷小于或等于0.050%,氢小于或等于0.020%,铜为0.050~0.15%,稀土元素为0.020~0.15%,余量为铁和不可避免的杂质。本发明还公开了上述钢板的制备方法,包括:(1)按照以上质量百分比进行配料,熔炼,得到合金熔液;(2)将上述合金熔液装入模具中,经真空脱气后铸造成型,得到钢坯或钢锭;(3)将上述钢坯或钢锭在800~900℃的温度下预热30~40min,再于1100~1200℃的温度下加热40~50min,保温2~3h,淬冷,得到高硬度高韧性钢板。本发明中的钢板综合力学性能优良,冲击韧性良好,耐磨性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及钢板材料技术领域,特别是涉及一种高硬度高韧性钢板及其制备方法。
背景技术
高锰钢因具有一定的强度、高的韧性和优异的加工硬化性能而成为应用广泛的一类耐磨钢。高锰钢包括了Mnl3、Mnl7和Mn25系列耐磨钢,中锰钢通常是指Mn7系列耐磨钢。其中Mn13系列耐磨钢是历史最久,应用最广泛的耐磨钢。
虽然高锰钢仍在工业上应用广泛,但使用者逐渐认识到高锰钢的局限性,并逐步改进为强化高锰钢,目前,高锰钢需在大的冲击功条件下才能很好地发挥加工硬化作用,且高锰钢失效形式多样,表面的加工硬化层脆性较大,易开裂和剥落,应用范围受到限制;高铬铸铁硬度较高,具有优异的耐磨性,但生产成本高,易产生高温热处理变形开裂,不易在结构复杂或大型球磨机上使用。
为此,有必要针对上述问题,提出一种高硬度高韧性钢板及其制备方法,其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高硬度高韧性钢板及其制备方法,以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种高硬度高韧性钢板,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.40~0.80%,锰为8.0~11.0%,钛为1.0~2.5%,硅小于或等于0.30%,硫小于或等于0.050%,磷小于或等于0.050%,氢小于或等于0.020%,铜为0.050~0.15%,稀土元素为0.020~0.15%,余量为铁和不可避免的杂质。
优选的,所述硫、磷、氢的含量满足0.050%≤硫+磷+氢≤0.10%。
优选的,所述硅的含量为0.10~0.25%。
优选的,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.50~0.70%,锰为9.0~10.0%,钛为1.5~2.0%,硅小于或等于0.20%,硫小于或等于0.025%,磷小于或等于0.025%,氢小于或等于0.010%,铜为0.080~0.12%,稀土元素为0.050~0.10%,余量为铁和不可避免的杂质。
本发明还提供一种高硬度高韧性钢板的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分比进行配料:碳为0.40~0.80%,锰为8.0~11.0%,钛为1.0~2.5%,硅小于或等于0.30%,硫小于或等于0.050%,磷小于或等于0.050%,氢小于或等于0.020%,铜为0.050~0.15%,稀土元素为0.020~0.15%,余量为铁,熔炼,得到合金熔液;
(2)将上述合金熔液装入模具中,经真空脱气后铸造成型,得到钢坯或钢锭;
(3)将上述钢坯或钢锭在800~900℃的温度下预热30~40min,再于1100~1200℃的温度下加热40~50min,保温2~3h,淬冷,得到高硬度高韧性钢板。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明中的钢板综合力学性能优良,冲击韧性良好,耐磨性能稳定。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明:根据下述实施例,可以更好地理解本发明。然而,本领域的技术人员容易理解,实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明,而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种高硬度高韧性钢板,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.40~0.80%,锰为8.0~11.0%,钛为1.0~2.5%,硅小于或等于0.30%,硫小于或等于0.050%,磷小于或等于0.050%,氢小于或等于0.020%,铜为0.050~0.15%,稀土元素为0.020~0.15%,余量为铁和不可避免的杂质。
本发明还公开一种高硬度高韧性钢板的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分比进行配料:碳为0.40~0.80%,锰为8.0~11.0%,钛为1.0~2.5%,硅小于或等于0.30%,硫小于或等于0.050%,磷小于或等于0.050%,氢小于或等于0.020%,铜为0.050~0.15%,稀土元素为0.020~0.15%,余量为铁,熔炼,得到合金熔液;
(2)将上述合金熔液装入模具中,经真空脱气后铸造成型,得到钢坯或钢锭;
(3)将上述钢坯或钢锭在800~900℃的温度下预热30~40min,再于1100~1200℃的温度下加热40~50min,保温2~3h,淬冷,得到高硬度高韧性钢板。
下述以具体地实施例进行说明,以制备本发明中的高硬度高韧性钢板。
实施例1
按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.40%,锰为8.0%,钛为1.0%,硅为0%,硫为0%,磷为0%,氢为0%,铜为0.050%,稀土元素为0.020%,余量为铁和不可避免的杂质,其力学性能见表1。
一种高硬度高韧性钢板的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分比进行配料:碳为0.40%,锰为8.0%,钛为1.0%,硅为0%,硫为0%,磷为0%,氢为0%,铜为0.050%,稀土元素为0.020%,余量为铁,熔炼,得到合金熔液;
(2)将上述合金熔液装入模具中,经真空脱气后铸造成型,得到钢坯或钢锭;
(3)将上述钢坯或钢锭在800℃的温度下预热30min,再于1100℃的温度下加热40min,保温2h,淬冷,得到高硬度高韧性钢板。
实施例2
按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.50%,锰为9.0%,钛为1.5%,硅为0.10%,硫为0.015%,磷为0.015%,氢为0.0050%,铜为0.080%,稀土元素为0.050%,余量为铁和不可避免的杂质,其力学性能见表1。
一种高硬度高韧性钢板的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分比进行配料:碳为0.50%,锰为9.0%,钛为1.5%,硅为0.10%,硫为0.015%,磷为0.015%,氢为0.0050%,铜为0.080%,稀土元素为0.050%,余量为铁,熔炼,得到合金熔液;
(2)将上述合金熔液装入模具中,经真空脱气后铸造成型,得到钢坯或钢锭;
(3)将上述钢坯或钢锭在850℃的温度下预热35min,再于1150℃的温度下加热45min,保温2.5h,淬冷,得到高硬度高韧性钢板。
实施例3
按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.70%,锰为10.0%,钛为2.0%,硅为0.20%,硫为0.025%,磷为0.025%,氢为0.010%,铜为0.12%,稀土元素为0.10%,余量为铁和不可避免的杂质,其力学性能见表1。
一种高硬度高韧性钢板的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分比进行配料:碳为0.70%,锰为10.0%,钛为2.0%,硅为0.20%,硫为0.025%,磷为0.025%,氢为0.010%,铜为0.12%,稀土元素为0.10%,余量为铁,熔炼,得到合金熔液;
(2)将上述合金熔液装入模具中,经真空脱气后铸造成型,得到钢坯或钢锭;
(3)将上述钢坯或钢锭在850℃的温度下预热35min,再于1150℃的温度下加热45min,保温2.5h,淬冷,得到高硬度高韧性钢板。
实施例4
按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.80%,锰为11.0%,钛为2.5%,硅为0.30%,硫为0.050%,磷为0.050%,氢为0.020%,铜为0.15%,稀土元素为0.15%,余量为铁和不可避免的杂质,其力学性能见表1。
一种高硬度高韧性钢板的制备方法,包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分比进行配料:碳为0.80%,锰为11.0%,钛为2.5%,硅为0.30%,硫为0.050%,磷为0.050%,氢为0.020%,铜为0.15%,稀土元素为0.15%,余量为铁,熔炼,得到合金熔液;
(2)将上述合金熔液装入模具中,经真空脱气后铸造成型,得到钢坯或钢锭;
(3)将上述钢坯或钢锭在900℃的温度下预热40min,再于1200℃的温度下加热50min,保温3h,淬冷,得到高硬度高韧性钢板。
表1实施例1~4中钢板的力学性能
实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
布氏硬度(HBW) | 575 | 602 | 590 | 580 |
-40℃低温冲击(J) | 42 | 53 | 50 | 45 |
由上表1可以看出,本发明中的钢板的布氏硬度大于或等于575HBW,-40℃低温冲击功大于40J,可见本发明中的钢板冲击韧性良好,耐磨性能稳定,因此具有优良的综合力学性能。
最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (5)
1.一种高硬度高韧性钢板,其特征在于,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.40~0.80%,锰为8.0~11.0%,钛为1.0~2.5%,硅小于或等于0.30%,硫小于或等于0.050%,磷小于或等于0.050%,氢小于或等于0.020%,铜为0.050~0.15%,稀土元素为0.020~0.15%,余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高硬度高韧性钢板,其特征在于,所述硫、磷、氢的含量满足0.050%≤硫+磷+氢≤0.10%。
3.根据权利要求2所述的高硬度高韧性钢板,其特征在于,所述硅的含量为0.10~0.25%。
4.根据权利要求1所述的高硬度高韧性钢板,其特征在于,按照质量百分比由以下化学成分组成:碳为0.50~0.70%,锰为9.0~10.0%,钛为1.5~2.0%,硅小于或等于0.20%,硫小于或等于0.025%,磷小于或等于0.025%,氢小于或等于0.010%,铜为0.080~0.12%,稀土元素为0.050~0.10%,余量为铁和不可避免的杂质。
5.一种高硬度高韧性钢板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按照以下质量百分比进行配料:碳为0.40~0.80%,锰为8.0~11.0%,钛为1.0~2.5%,硅小于或等于0.30%,硫小于或等于0.050%,磷小于或等于0.050%,氢小于或等于0.020%,铜为0.050~0.15%,稀土元素为0.020~0.15%,余量为铁,熔炼,得到合金熔液;
(2)将上述合金熔液装入模具中,经真空脱气后铸造成型,得到钢坯或钢锭;
(3)将上述钢坯或钢锭在800~900℃的温度下预热30~40min,再于1100~1200℃的温度下加热40~50min,保温2~3h,淬冷,得到高硬度高韧性钢板。
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