CN109207857B - 一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料，其包含以质量百分比计含有C：0.52‑0.56、Si 0.5‑1.7、Mn 1.2‑2、P≤0.015、S≤0.005、V 0.01‑0.02、Nb 0.04‑0.05、余量为Fe和不可避免的杂质元素。该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体+贝氏体+铁素体+其他金相组织。
Description
技术领域
本发明涉及适合应用于工业机器人用金属材料，尤其是涉及需要具备良好耐腐蚀、耐磨、耐高温、抗氧化、高温热变形优异的金属材料。
背景技术
材料是用于制造工业机器人的本体、机构及零件的基础。工业机器人的不同部位对于材料的需要均不一样，比如有些部件只需满足强度、轻质即可；有些部件只需满足耐磨即可；有些部件就需要对于导线具有很好的折叠、拉伸、弯曲性能，否则就会影响工业机器人内部的电气线路，影响使用寿命；有些部件就需要同时具备良好耐腐蚀、耐磨、耐高温、抗氧化、高温热变形优异的金属材料。
根据生产实际反馈，在滑动、滚动部位，特别需要同时具备良好耐腐蚀、耐磨、耐高温、抗氧化、抗高温热变形优异的金属材料。因此具有更高耐腐蚀、耐磨、耐高温、抗氧化、抗高温热变形优异的金属材料一直是研究的重点。
发明内容
本发明鉴于这样的状况而改进，目的在于提供一种具有良好耐腐蚀、耐磨的金属材料。
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料，其包含以质量百分比计含有C：0.52-0.56、Si0.5-1.7、Mn 1.2-2、P≤0.015、S≤0.005、V 0.01-0.02、Nb 0.04-0.05、余量为Fe和不可避免的杂质元素。
进一步的一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料，其包含以质量百分比计含有C：0.52-0.56、Si 1.5-1.7、Mn 1.72-1.75、P≤0.015、S≤0.005、V 0.01-0.02、Nb 0.04-0.05、Ti 0.010-0.012、Al≤0.050、Cr 2.1-2.5、Mo 0.65-0.68、Ni 0.1-0.15、Cu 0.35-0.38、W0.005-0.008、Zr 0.0001-0.0004、La 0.001-0.002、Ce 0.002-0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素，该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为170nm以下，贝氏体面积率为10-18%，铁素体面积率为8-12%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥13%。
进一步的所述的工业机器人用耐腐蚀耐磨材料，其包含以质量百分比计含有C：0.52、Si 1.5、Mn 1.72、P≤0.015、S≤0.005、V 0.01、Nb 0.04、Ti 0.010、Al≤0.050、Cr2.1、Mo 0.65、Ni 0.1、Cu 0.35、W 0.005、Zr 0.0002、La 0.002、Ce 0.0025、余量为Fe和不可避免的杂质元素，该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为170nm以下，贝氏体面积率为10-18%，铁素体面积率为8-12%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥13%。
进一步的所述的工业机器人用耐腐蚀耐磨材料，其包含以质量百分比计含有C：0.55、Si 1.55、Mn 1.74、P≤0.015、S≤0.005、V 0.015、Nb 0.045、Ti 0.010、Al≤0.050、Cr2.35、Mo 0.66、Ni 0.12、Cu 0.36、W 0.007、Zr 0.0003、La 0.002、Ce 0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素，该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为170nm以下，贝氏体面积率为10-18%，铁素体面积率为8-12%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥13%。
进一步的所述的工业机器人用耐腐蚀耐磨材料，其包含以质量百分比计含有C：0.56、Si 1.7、Mn 1.75、P≤0.015、S≤0.005、V 0.02、Nb 0.05、Ti 0.012、Al≤0.050、Cr2.5、Mo 0.68、Ni0.15、Cu 0.38、W 0.008、Zr0.0004、La 0.002、Ce 0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素，该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为170nm以下，贝氏体面积率为10-18%，铁素体面积率为8-12%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥13%。
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.52-0.56、Si 1.5-1.7、Mn 1.72-1.75、P≤0.015、S≤0.005、V 0.01-0.02、Nb 0.04-0.05、Ti 0.010-0.012、Al≤0.050、Cr 2.1-2.5、Mo 0.65-0.68、Ni 0.1-0.15、Cu 0.35-0.38、W0.005-0.008、Zr 0.0001-0.0004、La 0.001-0.002、Ce 0.002-0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
进一步的步骤（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率35％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度900℃，终轧温度为800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率88％，得到半成品。
进一步的步骤（7）渗碳处理：步骤（6）控冷：从795℃将半成品以60℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450℃，空冷40s之后再以18℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为355℃，之后空冷至室温。
本发明中的合金元素的作用及其优选含量范围如下：
C是促进珠光体相变和确保耐磨性的有效元素。C量在0.52％以下时，不能确保珠光体组织的硬度，并生成先共析渗碳体组织， 耐磨性降低，材料的使用寿命降低。另外，C量超过0.56％时，表面珠光体组织中生成先共析渗碳体组织和珠光体组织中的渗碳体相的密度增加，珠光体组织的延性降低。因此，C：0.52-0.56%。
Si是作为脱氧剂必须的成分。另外，因向珠光体组织中的铁素体相的固溶体硬化，使材料的硬度(强度)上升的元素，同时是抑制先共析渗碳体组织的生成，提高材料的硬度和韧性的元素。但是Si量在不足1.5％时，硬度和韧性提高不明显。另外，超过1.7％时， 热轧时生成的表面缺陷多和因生成氧化物可焊性降低。另外，会使珠光体组织自体脆化，不仅塑性降低，而且会发生剥落等表面损伤，使用寿命降低。因此，Si量限定为1.5-1.7%。
Mn是通过提高淬透性、使珠光体的片的间隔微细化，确保珠光体组织的硬度、提高耐磨性的元素。但是，其含量不足1.72％时，其效果小， 确保钢轨必要的耐磨性变得困难。另外，超过1.75％时，淬透性显著增加， 容易生成对耐磨性和韧性有害的马氏体组织和助长偏析，韧性降低。因此将Mn量限定为1.72-1.75%。
P是强化铁素体、提高珠光体组织硬度的元素。但是，其含量超过0.015％时，由于P是偏析性高的元素，所以也助长其它元素偏析，急剧地促进 腰部的先共析渗碳体组织的生成。韧性就降低。因此P量限定为0.015％以下。
S是通过生成MnS，有助于促进珠 光体的相变，其结果，通过因使珠光体片的尺寸微细化，对提高珠光体组 织的韧性有效的元素。但是，含量超过0.005％时，助长Mn的偏析，急剧地促进先共析渗碳体组织的生成，韧性就降低。因此S量限定为0.005％以 下。
V通过形成V的碳化物、V的氮化物的表面强化，使奥氏体晶粒微细化，并且通过在热轧后的冷却过程中生成的V碳化物、V氮化物引起的析出硬化，提高珠光体组织的硬度(强度)的同时，对提高延性有效的元素。在不足0.01％时，不能充分地期待其效果，看不到珠光体组织硬度的提高、 延性的改善。另外，超过0.02％，V的碳化物、V的氮化物开始长大带来不利影响，韧性、抗内部疲劳损伤降低。因此V 0.01-0.02%。
Ti、Nb与V同样，通过Ti、Nb碳化物、Ti、Nb氮化物的表面强化效应，使奥氏体晶粒微细化，并且通过在热 轧后的冷却过程中生成的Ti、Nb碳化物、Ti、Nb氮化物产生的析出硬化，提高珠光体组织的硬度(强度)的同时，对提高延性有效的元素。在不足0.04％时不能期待其效果，看不 到珠光体组织硬度的提高和延性的改善。另外，超过0.050％添加时， Nb的碳化物、Nb的氮化物开始长大带来不利影响，韧性和抗内部疲劳损伤降低。 因此Nb 0.04-0.05%、Ti 0.010-0.012%。
Al可以使共析转变温度向高温侧，同时使共析碳 浓度向高碳侧移动，强化珠光体组织和抑制先共析渗碳体的生成，提高钢 轨的耐磨性和防止韧性的降低，以此Al≤0.050%。
Cr是使珠光体的平衡相变点上升，使珠光体组织微细化，有助于高硬度(强度)化，同时强化铁素体相，提高珠光体组织的硬度(强度) 的元素，但是在不足2.1％时，其效果小，看不到提高钢的硬度的效果。另外，超过2.50％过度添加时，淬透性增加，生成多量的马氏体组织，韧性降低。另外，促进偏析，使先共析渗碳体组织的生成量增加，韧性降低。因 此Cr 2.1-2.5%。
Mo是与Cr同样，使珠光体的平衡相变点上升，其结果通过使珠光体 的片的间隔微细化有助于高硬度(强度)化，提高珠光体组织的硬度(强 度)的元素，但是在不足0.65％时，其效果小，完全看不到提高硬度的效果。另外，超过0.68％的过度添加时，珠光体组织的相变速度显著降低，容易生成对韧性有害的马氏体组织。因此，Mo 0.65-0.68%。
Ni是防止因添加Cu产生的热轧时的脆化，同时通过向铁素体中的固溶强化，珠光体钢的高硬度(强度)化的元素。另外，也是在焊接的热影响区，金属间化合物微细地析出，通过析出强化，但在不足0.1％时，其效果显著小，另外，超过0.15％ 时，铁素体相的延性显著降低，发生剥落损伤，抗表面磨损降低。因此，Ni 0.1-0.15%。
Cu是固溶于珠光体组织中的铁素体中，通过固溶强化，提高珠光体组织的硬度(强度)的元素，但在不足0.35％时不能期待其效果。另外，超过0.38％添加时，因淬透性显著地提高，容易生成对韧性有害的马氏体组织。另外，铁素体相的延性显著降低，塑性就降低。因此，Cu 0.35-0.38%。
W是在提高淬硬性的同时，形成碳化物及氮化物以改善强度的元素。为了得到其效果，需要添加0.005％以上的W。但是，超过0.008％的大量的W的添加使母材的强度增加到所需以上，而且使韧性显著降低。 因此，将W量的范围规定为0.005-0.008%。
Zr与Nb同样，是具有通过形成碳化物及氮化物而提高强度的效果的元素。但是，在0.0001％以下添加时，没有其效果。另外，在添加超过0.0004％的Zr时，导致韧性降低。因此将Zr规定为0.0001-0.0004％。
RE是常见是对非金属夹杂物改性的元素，同时还能细化晶粒，提高氧化物的钉扎效果或耐层状撕裂性，提高强度和韧性。但是，即使添加小于0.001％，也没有该效果；添加超过0.005％时，成本会增加。 因此La 0.001-0.002%、Ce 0.002-0.003%。
本发明通过严格控制成分以及生产工艺，使得其具有外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为170nm以下，贝氏体面积率为10-18%，铁素体面积率为8-12%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥13%。
本发明与现有专利、期刊中介绍的生产耐腐蚀耐磨材料的成分、方法、组织均匀明显的区别，通常碳0.15％-0.45％或者C：0.70-0.9％，本技术C：0.52-0.56%；而且通常的金相组织也并不是本技术中这种微观结构。比如单相贝氏体钢耐腐蚀性能是要优于铁素体、珠光体双相钢的；马氏体因为过饱和的碳可以得到很高的硬度使得我们可以获得很高强度的马氏体钢，但是马氏体钢的致命缺陷是缺乏韧性；贝氏体、马氏体组织对耐磨性有害的，所以需要控制其含量。通常珠光体片层间隔的细化，提升硬度、强度，若珠光体片层不能合理控制，就会对硬度有不利影响；所以本发明对成分、生产工艺，特别是对轧制、控冷工艺做了改进，以获得合适的组织、合适的性能，兼顾耐腐蚀、耐磨、高强度等特性有明显的益处。
具体实施方式
接下来，就用实施方式详细地加以说明。
实施例1
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.52、Si 1.5、Mn 1.72、P≤0.015、S≤0.005、V 0.01、Nb 0.04、Ti 0.010、Al≤0.050、Cr2.1、Mo 0.65、Ni 0.1、Cu 0.35、W 0.005、Zr 0.0002、La 0.002、Ce 0.0025、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为72-75%，珠光体片层间距为170nm以下，贝氏体面积率为14-16%，铁素体面积率为8-12%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥13.5%。
实施例2
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.55、Si 1.55、Mn 1.74、P≤0.015、S≤0.005、V 0.015、Nb 0.045、Ti 0.010、Al≤0.050、Cr2.35、Mo 0.66、Ni 0.12、Cu 0.36、W 0.007、Zr 0.0003、La 0.002、Ce 0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为73-77%，珠光体片层间距为170nm以下，贝氏体面积率为11-17%，铁素体面积率为9-10%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥14%。
实施例3
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.56、Si 1.7、Mn 1.75、P≤0.015、S≤0.005、V 0.02、Nb 0.05、Ti 0.012、Al≤0.050、Cr2.5、Mo 0.68、Ni0.15、Cu 0.38、W 0.008、Zr0.0004、La 0.002、Ce 0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为170nm以下，贝氏体面积率为10-15%，铁素体面积率为8-10%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥14%。
实施例4
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.53、Si 1.6、Mn 1.75、P≤0.015、S≤0.005、V 0.015、Nb 0.045、Ti 0.011、Al≤0.050、Cr2.4、Mo 0.66、Ni 0.14、Cu 0.37、W 0.006、Zr 0.0002、La 0.002、Ce 0.0025、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为170nm以下，贝氏体面积率为10-14%，铁素体面积率为8-10%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥13.8%。
对比例1
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.7、Si 0.2、Mn 1.2、P≤0.015、S≤0.005、V 0.01、Nb 0.04、Ti 0.010、Al≤0.050、Cr 2.1、Mo 0.65、Ni 0.1、Cu 0.35、W 0.005、Zr 0.0002、La 0.002、Ce 0.0025、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为85-86%，珠光体片层间距为250nm以下，贝氏体面积率为10-18%，马氏体面积率为3-5%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥7%。
对比例2
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.25、Si 0.15、Mn 1.4、P≤0.015、S≤0.005、Ti 0.010、Al≤0.050、Cr 2.35、Mo 0.66、Ni0.12、Cu 0.36、W 0.007、Zr 0.0003、La 0.002、Ce 0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
该材料外表面硬度为HB400以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB380以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为180nm以下，贝氏体面积率为10-18%，铁素体面积率为14-15%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为900-1000MPa，抗拉强度为1050-1110MPa，延伸率≥9%。
对比例3
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.56、Si 1.7、Mn 1.75、P≤0.015、S≤0.005、V 0.02、Nb 0.05、Ti 0.012、Al≤0.050、Cr1.5、Mo 0.18、Ni0.05、Cu 0.38、W 0.008、Zr0.0004、La 0.002、Ce 0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
该材料外表面硬度为HB400以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB350以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为220nm以下，贝氏体面积率为10-15%，铁素体面积率为15-16%，其他金相组织面积率之和≤3%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥13%。
对比例4
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.53、Si 1.6、Mn 1.75、P≤0.015、S≤0.005、V 0.015、Nb 0.045、Ti 0.011、Al≤0.050、Cr2.4、Mo 0.66、Ni 0.14、Cu 0.37、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
该材料外表面硬度为HB420以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB390以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为200nm以下，贝氏体面积率为10-15%，铁素体面积率为8-12%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1000-1100MPa，抗拉强度为1150-1230MPa，延伸率≥7%。
对比例5
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.53、Si 1.6、Mn 1.75、P≤0.015、S≤0.005、V 0.015、Nb 0.045、Ti 0.011、Al≤0.050、Cr2.4、Mo 0.66、Ni 0.14、Cu 0.37、W 0.006、Zr 0.0002、La 0.002、Ce 0.0025、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1050℃，单道次压下率＞8％，末道次压下率≥20％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度920℃，终轧温度为810℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥70％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
该材料外表面硬度为HB410以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB380以上；该材料金相组织为珠光体面积率为81-85%，珠光体片层间距为220nm以下，贝氏体面积率为10-12%，铁素体面积率为6-7%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为980-1030MPa，抗拉强度为1050-1150MPa，延伸率≥11%。
对比例6
一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.53、Si 1.6、Mn 1.75、P≤0.015、S≤0.005、V 0.015、Nb 0.045、Ti 0.011、Al≤0.050、Cr2.4、Mo 0.66、Ni 0.14、Cu 0.37、W 0.006、Zr 0.0002、La 0.002、Ce 0.0025、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以10-20℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以1-10℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
该材料外表面硬度为HB400以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB380以上；该材料金相组织为珠光体面积率为85-90%，珠光体片层间距为230nm以下，铁素体面积率为14-16%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥13%。
为了测试发明专利中钢的耐腐蚀性能，对实施例1-4、对比例1-6金属材料进行取样，进行了如下实验：
根据TB/T 2375-93耐候钢周期浸润腐蚀试验方法，对实验钢进行周浸试验。每种钢6片试样，其中5片失重，3片锈层，2片空白。试验条件：
试验溶液：1.0×10-2mol/L NaHSO3
补给溶液：2.0×10-2mol/L NaHSO3试验温度：45±2℃
相对湿度：70±5％RH
周浸轮转速：1圈/60分种
试验时间：150-300h
加速腐蚀实验结果见表1。
表1
| 编号 | 腐蚀速率（g/m<sup>3</sup>*h） |
| 实施例1 | 1.835 |
| 实施例2 | 1.821 |
| 实施例3 | 1.818 |
| 实施例4 | 1.820 |
| 对比例1 | 2.415 |
| 对比例2 | 2.433 |
| 对比例3 | 2.451 |
| 对比例4 | 2.441 |
| 对比例5 | 2.815 |
| 对比例6 | 2.882 |
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料，其包含以质量百分比计含有C：0.55、Si 1.55、Mn 1.74、P≤0.015、S≤0.005、V 0.015、Nb 0.045、Ti 0.010、Al≤0.050、Cr 2.35、Mo0.66、Ni 0.12、Cu 0.36、W 0.007、Zr 0.0003、La 0.002、Ce 0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素，该材料外表面硬度为HB450以上，从外表面至深度20mm内部的硬度为HB430以上；该材料金相组织为珠光体面积率为70-80%，珠光体片层间距为170nm以下，贝氏体面积率为10-18%，铁素体面积率为8-12%，其他金相组织面积率之和≤2%，屈服强度为1100-1200MPa，抗拉强度为1250-1350MPa，延伸率≥13%；
制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.55、Si 1.55、Mn 1.74、P≤0.015、S≤0.005、V 0.015、Nb 0.045、Ti 0.010、Al≤0.050、Cr2.35、Mo 0.66、Ni 0.12、Cu 0.36、W 0.007、Zr 0.0003、La 0.002、Ce 0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
2.一种工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 制备步骤如下：
（1）KR铁水预处理脱硫：吹氧时间为10-17min，供氧强度为10000-18000m3/h，处理后铁水中硫含量≤0.005％；
（2）转炉冶炼：采用双渣操作，转炉底吹采用自动模型，当碳含量0.18％时补吹一次，碳含量目标≤0.055％，磷含量≤0.015％，出钢温度为1600-1650℃；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；出钢过程加石灰1050-1080kg和萤石230-250kg造顶渣；
（3）LF+RH精炼工艺：LF造白渣处理，真空度≤2mbar；真空处理时间12-22分钟；
（4）连铸工艺：全程吹氩保护，避免钢水氧化，控制连铸过程增氮；采用中包覆盖剂避免钢水裸露，二冷水按照低碳合金钢配水模式，选用低碳合金保护渣；使得钢液满足C：0.55、Si 1.55、Mn 1.74、P≤0.015、S≤0.005、V 0.015、Nb 0.045、Ti 0.010、Al≤0.050、Cr2.35、Mo 0.66、Ni 0.12、Cu 0.36、W 0.007、Zr 0.0003、La 0.002、Ce 0.003、余量为Fe和不可避免的杂质元素；
（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060-1070℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率≥30％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度≤910℃，终轧温度为790-800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率≥85％，得到半成品；
（6）控冷：从790-800℃将半成品以50-70℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450-455℃，空冷30-45s之后再以15-20℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为350-360℃，之后空冷至室温；
（7）精整与剪切、包装工序。
3.如权利要求2所述工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法， 进一步制备步骤（5）加热和轧制：钢坯装入高温电阻炉中，加热温度1250-1290℃，总在炉时间≥200min，粗轧第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，开轧温度为1060℃，单道次压下率＞10％，末道次压下率35％，粗轧第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，精轧开轧温度900℃，终轧温度为800℃，精轧压缩比≥4，累计压下率88％，得到半成品。
4.如权利要求2所述工业机器人用耐腐蚀耐磨材料的制造方法，进一步制备步骤（6）控冷：从795℃将半成品以60℃/s的平均冷却速度对半成品进行快速冷却，冷却至表面温度为450℃，空冷40s之后再以18℃/s的平均冷却速度进行冷却到表面温度为355℃，之后空冷至室温。
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