CN109280850A - 一种80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板及其制造方法,组分为:C0.18‑0.20%、Si0.20‑0.40%、Mn0.90‑1.20%、P≤0.012%、S≤0.002%、Cr0.90‑1.20%、Mo0.20‑0.40%、Ni0.50‑0.80%、Ti0.008‑0.030%、Nb0.01‑0.050%、V≤0.030%、B0.0008‑0.0025%、Alt:0.02‑0.06%、N≤0.0040%、H≤0.0002%,其余为Fe和不可避免的杂质。制造方法包括:铁水脱硫预处理‑转炉冶炼‑LF+RH精炼‑连铸‑铸坯堆垛缓冷‑铸坯检验‑铸坯判定‑铸坯验收‑铸坯加热‑除磷‑轧制‑空冷‑探伤‑抛丸‑淬火‑回火‑矫直‑切割、取样‑喷印标识‑检验‑入库。本发明获得钢板表面布氏硬度大于400HB,芯部布氏硬度大于330HB,‑40℃低温冲击功≥20J。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨钢制造领域,涉及一种大厚度耐磨钢板及其制造方法,具体的说是一种80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板及其制造方法。
背景技术
低合金耐磨钢广泛应用于工作条件恶劣的工程、采矿、建筑、农业、水泥、港口、电力以及冶金等机械装备制造,如推土机,装载机,挖掘机,自卸车,球磨机及各种矿山机械、抓斗、堆取料机、输料弯曲结构等。该类部件一般都在干湿交加的极其恶劣环境下工作,更换困难,要求钢板具有高的强度、硬度及优异的耐磨和耐蚀性能,良好的低温韧性以及良好的焊接性能等,以此来保证装备有更高的使用寿命。
低合金耐磨钢在生产中通常冲击韧性较低且不稳定,从而导致冲击条件下的钢板易断裂、耐磨性能差等问题。目前已经有不少关于低合金耐磨钢的专利报道,但对于大厚度NM400耐磨钢目前尚未有实质性的报道。且耐磨钢的硬度和低温韧性的匹配性较差,难以满足装备制造大型化、轻量化和长寿命化制造的需求。
公开号为CN 101880831 B的专利公开了一种高强度高韧性低合金耐磨钢及其制造方法,通过合理的成分设计,经过亚温淬火处理,得到合理的性能,但该专利公布的生产厚度为6-60mm,其布氏硬度为330HB以上,-20℃冲击韧性为50J以下,厚度较薄且没有评估-40℃冲击韧性。
考虑到性能最优的80mm的大厚度低合金耐磨钢板不仅要求较高的强度和硬度,还要求有良好的低温韧性,所有的要求均要易于生产且成本较低;现有技术中没有80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板及其制造方法相关技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服现有技术的缺点,提供一种80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板及其制造方法,该生产方法简单易行,生产工序流程短,成本低,生产出的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板力学性能优良,大厚度,高强度,高硬度,良好的塑性,更重要的是80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板还具有良好的低温冲击性能,-40℃低温冲击功≥20J。
本发明解决以上技术问题的技术方案是:
一种80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板,其按重量百分比计包括以下组分:C:0.18-0.20%、Si:0.20-0.40%、Mn:0.90-1.20%、P≤0.012%、S≤0.002%、Cr:0.90-1.20%、Mo:0.20-0.40%、Ni:0.50-0.80%、Ti:0.008-0.030%、Nb:0.01-0.050%、V≤0.030%、B:0.0008-0.0025%、Alt:0.02-0.06%、N≤0.0040%、H≤0.0002%,其余为Fe和不可避免的杂质。
一种80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板的制造方法,包括以下流程:铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯堆垛缓冷-铸坯检验-铸坯验收-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-矫直-切割、取样-喷印标识-检验-入库;将钢的组分按所需配比冶炼完成的钢水经过RH真空处理后进行连铸,连铸坯厚度320mm;对铸坯进行加热,加热段温度在1180-1220℃之间,均热段温度控制在1200-1250℃,在炉时间为352-450min,均热时间45-50min,出钢温度介于1180-1200℃之间;加热后进行两阶段控制轧制,第一阶段轧制最后三道次压下率均≥15%,第二阶段轧制要求累积压下率≥35%,第二阶段开轧温度≤960℃,第二阶段终轧温度930-940℃,待温铸坯厚度控制在≥112mm,最终轧制厚度为80mm,轧后空冷至室温;轧后进行离线热处理,淬火温度控制在900-930℃之间,升温速率为1.3±0.1min/mm,保温时间为45-50min,淬火钢板利用台车炉进行回火,回火温度控制在350-400℃,升温速率为40-45℃/h,保温时间为480-500min。
本发明的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板的显微组织为回火马氏体组织,芯部组织中回火马氏体的含量大于50%。本发明的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板的力学性能达到以下水平:屈服强度≥1000MPa,抗拉强度≥1050MPa,延伸率≥10%,-40℃Akv冲击功值≥20J;显微组织为回火马氏体组织,芯部组织中回火马氏体的含量大于50%。
本发明的有益效果是:
1.本发明采用合理的成分设计、采用中碳和合金化的成分设计,并通过碳、锰、铬、镍、钼和铜等合金元素以及铌、钛等微合金元素的相互配合作用,控轧工艺生产厚度达到80mm的耐磨钢,通过合理的离线热处理工艺,获得良好的硬度和低温韧性匹配。
2.本发明80mm钢板采用高温大压下进行控轧,压缩比为4:1,且均热温度控制在1200℃左右,通过适当延长在炉时间来保证钢温整体均匀;
3.成品厚度为80mm,采用两阶段控制轧制,第一阶段轧制最后三道次压下率均≥15%,第二阶段轧制要求累积压下率≥35%,确保表面到心部组织无明显差异性。
4.本发明得到的组织主要为马氏体组织,主要通过马氏体的高硬度和良好的韧性来提高耐磨性能。
5.本发明得到的耐磨钢板的低温冲击韧性和冷弯成型性能良好,满足-40℃低温冲击韧性≥20J。
附图说明
图1为本发明实施例2的大厚度高韧性低合金耐磨钢表面金相组织照片;
图2为本发明实施例2的大厚度高韧性低合金耐磨钢1/4厚度处金相组织照片。
图3为本发明实施例2的大厚度高韧性低合金耐磨钢1/2厚度处金相组织照片。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板,其按重量百分比计包括以下组分:C:0.18%、Si:0.20%、Mn:1.20%、P≤0.012%、S≤0.0015%、Cr:1.20%、Mo:0.20%、Ni:0.50%、Ti:0.008%、Nb:0.01%、V≤0.030%、B:0.0008%、Alt:0.035%,N≤0.0040%、H≤0.0002%,其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板的制造方法,包括以下流程:铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯堆垛缓冷-铸坯检验-铸坯验收-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-矫直-切割、取样-喷印标识-检验-入库;
将钢的组分按所需配比冶炼完成的钢水经过RH真空处理后进行连铸,连铸坯厚度320mm;
对铸坯进行加热,加热段温度在1190℃,均热段温度控制在1200℃,在炉时间为400min,均热时间50min,出钢温度1185℃;加热后进行两阶段控制轧制,第一阶段轧制最后三道次压下率均≥15%,第二阶段轧制要求累积压下率≥35%,第二阶段开轧温度951℃,第二阶段终轧温度932℃,待温铸坯厚度控制在≥112mm,最终轧制厚度为80mm,轧后空冷至室温;
轧后进行离线热处理,淬火温度控制在910℃,升温速率为1.3min/mm,保温时间为48min,淬火钢板利用台车炉进行回火,回火温度控制在360℃,升温速率为40℃/h,保温时间为485min。
实施例2
本实施例是一种80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板,其按重量百分比计包括以下组分:C:0.19%,Si:0.30%,Mn:1.10%,P≤0.012%,S≤0.0015%,Cr:1.10%,Mo:0.32%,Ni:0.70%,Ti:0.013%,Nb:0.013%,V≤0.030%,B:0.0013%,Alt:0.040%,N≤0.0040%、H≤0.0002%,余量为Fe及不可避免的杂质。
本实施例的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板的制造方法,包括以下流程:铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯堆垛缓冷-铸坯检验-铸坯验收-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-矫直-切割、取样-喷印标识-检验-入库;
将钢的组分按所需配比冶炼完成的钢水经过RH真空处理后进行连铸,连铸坯厚度320mm;
对铸坯进行加热,加热段温度在1200℃,均热段温度控制在1210℃,在炉时间为392min,均热时间48min,出钢温度1197℃;加热后进行两阶段控制轧制,第一阶段轧制最后三道次压下率均≥15%,第二阶段轧制要求累积压下率≥35%,第二阶段开轧温度937℃,第二阶段终轧温度937℃,待温铸坯厚度控制在≥112mm,最终轧制厚度为80mm,轧后空冷至室温;
轧后进行离线热处理,淬火温度控制在912℃,升温速率为1.2min/mm,保温时间为45min,淬火钢板利用台车炉进行回火,回火温度控制在375℃,升温速率为43℃/h,保温时间为480min。
实施例3
本实施例是一种80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板,其按重量百分比计包括以下组分:C:0.20%、Si:0.40%、Mn:0.90%、P≤0.012%、S≤0.0015%、Cr:0.90%、Mo:0.40%、Ni:0.80%、Ti:0.030%、Nb:0.050%、V≤0.030%、B:0.0025%、Alt:0.035%、N≤0.0040%、H≤0.0002%,其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板的制造方法,包括以下流程:铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯堆垛缓冷-铸坯检验-铸坯验收-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-矫直-切割、取样-喷印标识-检验-入库;
将钢的组分按所需配比冶炼完成的钢水经过RH真空处理后进行连铸,连铸坯厚度320mm;
对铸坯进行加热,加热段温度在1210℃,均热段温度控制在1250℃,在炉时间为380min,均热时间45min,出钢温度介于1190℃之间;加热后进行两阶段控制轧制,第一阶段轧制最后三道次压下率均≥15%,第二阶段轧制要求累积压下率≥35%,第二阶段开轧温度935℃,第二阶段终轧温度935℃,待温铸坯厚度控制在≥112mm,最终轧制厚度为80mm,轧后空冷至室温;
轧后进行离线热处理,淬火温度控制在910℃,升温速率为1.4min/mm,保温时间为46min,淬火钢板利用台车炉进行回火,回火温度控制在390℃,升温速率为45℃/h,保温时间为482min。
对实施例中的钢板的力学性能进行测试,其中强度按照GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法进行,低温冲击韧性按GB/T 229-2007金属夏比V型缺口冲击试验方法测定,硬度按照GB/T231.1-2009方法测定,性能测时结果见表1所示。
表1本发明钢板的力学性能
由表1可以看出,本发明的耐磨钢的表面布氏硬度大于400HB,芯部布氏硬度大于334HB,抗拉强度大于1000MPa,延伸率大于10%,-40℃冲击功大于20J,可见本发明涉及的耐磨钢具有良好的抗变形和耐磨性能,同时也具有较好的低温冲击韧性。
图1-3为实施例2回火后的钢的金相组织,从图中的组织可以看出,从表面到1/4处金相组织都为回火马氏体组织,1/2厚度处的回火马氏体组织的含量大于50%。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板,其特征在于:其按重量百分比计包括以下组分:C:0.18-0.20%、Si:0.20-0.40%、Mn:0.90-1.20%、P≤0.012%、S≤0.002%、Cr:0.90-1.20%、Mo:0.20-0.40%、Ni:0.50-0.80%、Ti:0.008-0.030%、Nb:0.01-0.050%、V≤0.030%、B:0.0008-0.0025%、Alt:0.02-0.06%、N≤0.0040%、H≤0.0002%,其余为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板,其特征在于:其按重量百分比计包括以下组分:C:0.18%、Si:0.20%、Mn:1.20%、P≤0.012%、S≤0.0015%、Cr:1.20%、Mo:0.20%、Ni:0.50%、Ti:0.008%、Nb:0.01%、V≤0.030%、B:0.0008%、Alt:0.035%,N≤0.0040%、H≤0.0002%,其余为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板,其特征在于:其按重量百分比计包括以下组分:C:0.19%,Si:0.30%,Mn:1.10%,P≤0.012%,S≤0.0015%,Cr:1.10%,Mo:0.32%,Ni:0.70%,Ti:0.013%,Nb:0.013%,V≤0.030%,B:0.0013%,Alt:0.040%,N≤0.0040%、H≤0.0002%,余量为Fe及不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板,其特征在于:其按重量百分比计包括以下组分:C:0.20%、Si:0.40%、Mn:0.90%、P≤0.012%、S≤0.0015%、Cr:0.90%、Mo:0.40%、Ni:0.80%、Ti:0.030%、Nb:0.050%、V≤0.030%、B:0.0025%、Alt:0.035%、N≤0.0040%、H≤0.0002%,其余为Fe和不可避免的杂质。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板,其特征在于:所述耐磨钢板的力学性能达到以下水平:屈服强度≥1000MPa,抗拉强度≥1050MPa,延伸率≥10%,-40℃Akv冲击功值≥20J;显微组织为回火马氏体组织,芯部组织中回火马氏体的含量大于50%。
6.如权利要求1-4中任一权利要求所述的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板,其特征在于:所述耐磨钢板的显微组织为回火马氏体组织,芯部组织中回火马氏体的含量大于50%。
7.如权利要求1-4中任一权利要求所述的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板的制造方法,所述方法包括以下流程:铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯堆垛缓冷-铸坯检验-铸坯验收-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-矫直-切割、取样-喷印标识-检验-入库;其特征在于:
将钢的组分按所需配比冶炼完成的钢水经过RH真空处理后进行连铸,连铸坯厚度320mm;
对铸坯进行加热,加热段温度在1180-1220℃之间,均热段温度控制在1200-1250℃,在炉时间为352-450min,均热时间45-50min,出钢温度介于1180-1200℃之间;加热后进行两阶段控制轧制,第一阶段轧制最后三道次压下率均≥15%,第二阶段轧制要求累积压下率≥35%,第二阶段开轧温度≤960℃,第二阶段终轧温度930-940℃,待温铸坯厚度控制在≥112mm,最终轧制厚度为80mm,轧后空冷至室温;
轧后进行离线热处理,淬火温度控制在900-930℃之间,升温速率为1.3±0.1min/mm,保温时间为45-50min,淬火钢板利用台车炉进行回火,回火温度控制在350-400℃,升温速率为40-45℃/h,保温时间为480-500min。
8.如权利要求6所述的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板的制造方法,其特征在于:将钢的组分按所需配比冶炼完成的钢水经过RH真空处理后进行连铸,连铸坯厚度320mm;
对铸坯进行加热,加热段温度在1190℃,均热段温度控制在1200℃,在炉时间为400min,均热时间50min,出钢温度1185℃;加热后进行两阶段控制轧制,第一阶段轧制最后三道次压下率均≥15%,第二阶段轧制要求累积压下率≥35%,第二阶段开轧温度951℃,第二阶段终轧温度932℃,待温铸坯厚度控制在≥112mm,最终轧制厚度为80mm,轧后空冷至室温;
轧后进行离线热处理,淬火温度控制在910℃,升温速率为1.3min/mm,保温时间为48min,淬火钢板利用台车炉进行回火,回火温度控制在360℃,升温速率为40℃/h,保温时间为485min。
9.如权利要求6所述的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板的制造方法,其特征在于:将钢的组分按所需配比冶炼完成的钢水经过RH真空处理后进行连铸,连铸坯厚度320mm;
对铸坯进行加热,加热段温度在1200℃,均热段温度控制在1210℃,在炉时间为392min,均热时间48min,出钢温度1197℃;加热后进行两阶段控制轧制,第一阶段轧制最后三道次压下率均≥15%,第二阶段轧制要求累积压下率≥35%,第二阶段开轧温度937℃,第二阶段终轧温度937℃,待温铸坯厚度控制在≥112mm,最终轧制厚度为80mm,轧后空冷至室温;
轧后进行离线热处理,淬火温度控制在912℃,升温速率为1.2min/mm,保温时间为45min,淬火钢板利用台车炉进行回火,回火温度控制在375℃,升温速率为43℃/h,保温时间为480min。
10.如权利要求6所述的80mm大厚度高韧性低合金耐磨钢板的制造方法,其特征在于:将钢的组分按所需配比冶炼完成的钢水经过RH真空处理后进行连铸,连铸坯厚度320mm;
对铸坯进行加热,加热段温度在1210℃,均热段温度控制在1250℃,在炉时间为380min,均热时间45min,出钢温度介于1190℃之间;加热后进行两阶段控制轧制,第一阶段轧制最后三道次压下率均≥15%,第二阶段轧制要求累积压下率≥35%,第二阶段开轧温度935℃,第二阶段终轧温度935℃,待温铸坯厚度控制在≥112mm,最终轧制厚度为80mm,轧后空冷至室温;
轧后进行离线热处理,淬火温度控制在910℃,升温速率为1.4min/mm,保温时间为46min,淬火钢板利用台车炉进行回火,回火温度控制在390℃,升温速率为45℃/h,保温时间为482min。
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