CN110184545A - 一种布氏硬度为400hb级别低温半淬透耐磨钢及生产方法 - Google Patents

一种布氏硬度为400hb级别低温半淬透耐磨钢及生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110184545A
CN110184545A CN201910441745.4A CN201910441745A CN110184545A CN 110184545 A CN110184545 A CN 110184545A CN 201910441745 A CN201910441745 A CN 201910441745A CN 110184545 A CN110184545 A CN 110184545A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
hardening
steel
abrasion
resistant stee
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910441745.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110184545B (zh
Inventor
余立
葛锐
祝洪川
陈勇
周少云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Iron and Steel Co Ltd filed Critical Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN201910441745.4A priority Critical patent/CN110184545B/zh
Publication of CN110184545A publication Critical patent/CN110184545A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110184545B publication Critical patent/CN110184545B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.08~0.25%，Si：0.30~0.50%，Mn：0.5~1.0%，P≤0.01%，S≤0.005%，Cr：0.60~0.80%，Al：0.03~0.05%,Ti：0.01~0.02%，Nb：0.02%~0.03%，B：0.001~0.004%；生产方法：）经常规转炉复合吹炼及LHF炉处理后进行RH真空处理；铸坯加热；粗轧；精轧；淬火；低温回火；精整后待用。在保证其硬度值的前提下，在钢板的芯部得到较软的贝氏体或索氏体的金相组织，表面为回火马氏体金相组织，使钢板表面布氏硬度大于400HBW，且由于合金元素添加较少能使生产成本比现有技术降低至少10%。

Description

一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢及生产方法
技术领域
本发明涉及一种耐磨钢及其生产方法，具体地属于一种布氏硬度≥400HB的低温半淬透耐磨钢及生产方法。
背景技术
耐磨钢是广泛应用于各种磨损工况下的一类钢铁材料，其目的在于减缓机械部件的磨损消耗，提高产品的寿命，延长机械产品因磨损而发生失效行为的时间，要求具有较高的硬度值以保证恶劣工况下的耐摩擦磨损性能。
残余应力是影响耐磨钢使用的关键参数，与钢板的开裂以及表面的耐磨性有直接关系。而通常的耐磨钢硬度值高，其内残余应力大，均匀性不好，很容易在使用过程中发生钢板开裂的问题；另外，表面的残余应力还与耐磨性有一定关系，钢板表面如果是压应力，则对提高钢板的耐磨性能和疲劳性能有提升作用。
在本发明之前，中国专利申请号为CN201110247523.2的文献，公开了一种耐磨钢板，其成分重量百分比为：C：0.45-0.55％，Si：0.10-0.35％，Mn：0.20-1.00％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr：0.20-1.00％，Mo：0.10-0.80％，Ni：0.50-2.00％，Nb：0.010-0.080％，Ti：0.001-0.060％，Al：0.010-0.10％，B：0.0005-0.0040％，Mg：0.001-0.010％，Ca：0.001-0.010％，还同时满足：(Si+Mn)≤1.10％，(Cr+Mo)≥0.80％，0.04％≤(Al+Ti)≤0.11％，余量为Fe和不可避免的杂质。其制造方法，包括：冶炼、铸造和钢坯在1000-1300℃加热、进行自由轧制，轧后空冷；在(Ac3-10)℃-(Ac3+g0)℃温度淬火，然后在100-400℃温度回火，得到的耐磨钢板的硬度典型值为650HB。这种成分体系的钢强度和硬度能够达到标准，但是在热处过程中，表面的残余应力分布容易造成不均匀的现象，且为拉应力，这容易使钢在使用过程中开裂造成材料失效，并且靠C含量的增加来提高钢的强度和硬度，容易造成碳钢量CEV偏高，增加焊接裂纹产生的风险。同时该成分体系合金元素增加较多，也容易增大碳当量，增加焊接裂纹产生的风险，同时钢板的塑性较差，容易造成开裂，且成本高。
中国专利申请号为CN201410737934.3的文献，公开了一种低成本HB400级耐磨钢及其生产方法。其化学成分重量百分比含量为：C：0.08～0.19％、Si：0.20～0.50％、Mn：1.30～1.60％、P：≤0.015％、S：≤0.015％、Cr：0.30～0.65％、Nb：0.02～0.05％、Ti：0.005～0.025％、B：0.001～0.005％、Als：0.010～0.040％，其余为Fe和微量杂质元素。钢板厚度规格范围为10～50mm，Rm≥1300MPa，延伸率≥15％，-20℃Akv≥47J，HBW/10/3000≥400。该成分和工艺考虑了耐磨钢的硬度和塑性问题，淬透性较好，但是合金含量较高，特别是锰的含量达到1.30～1.60％。锰元素添加较多一方面是提高钢板的硬度，更重要的是提高钢板的淬透性，且在生产过程中淬火保温时间较长，但是实际上这种成分设计思路是不经济的，因为考虑到耐磨钢的实际使用特点，钢板的靠近芯部的位置不需要很高的强度和硬度，耐磨钢的制造和生产成本可以进一步的降低，芯部附近位置的强度降低还可以进一步提高材料整体的韧性，减小钢板内部的残余应力。
中国专利申请号为201610313585.1的文献，公开了一种硬度≥400HBW的超级耐磨钢，其组分及wt％为：C：0.10～1.00％、Si：1.5～3.50％、Mn：0.2～0.8％、Ti：0.20～0.35％、Cr：3.0～8.0％；生产步骤：经常规冶炼并浇注成坯后，对铸坯加热；进行双道次高压除磷至表面干净；热轧，并采用单张轧制；采用双段氏冷却；坑冷至室温。本发明通过获得回火马氏体加铁素体的金相组织，使布氏硬度大于400HBW，且在海水浸泡下腐蚀速率不超过0.04mm/a。该成分工艺合金种类较少，但是合金的含量较高，Si含量较高，Mn含量相对较低，特别是Cr的含量，分别达到3.0～8.0％。当Cr元素含量大于3.0％时，钢板的耐腐蚀效果会大幅度提高，该发明充分考虑了钢板的耐腐蚀性能，因此加入了较多的Cr，但这就造成了该成分体系的成本较高，也大大降低了钢板的焊接性能。
目前公开的耐磨钢都是全淬透性的，很少涉及本发明的半淬透性耐磨钢产品，原因有以下几点：1、半淬透性产品成分工艺的设计具有一定的难度，半淬透要求钢板表面能够硬度和耐磨性，芯部附近允许是较软的组织(贝氏体或索氏体)，但是强度又不能太低，否者会增加钢板厚向的强度梯度造成钢板板形等问题。这些都需要在成分设计和工艺上进行研究。全淬透可以用芯部是否达到硬度要求来判断是否淬透，半淬透性尚无定量标准可依，淬透深度达到多少可以满足产品的使用性能也需要研究。2、对于耐磨钢的使用功能没有进行细分。对于耐磨钢的使用工况来说，他们的共同服役特点是要求钢板表面的硬度较高，耐磨性能好，但是部分耐磨钢的使用工况除了表面耐磨外，还需要作为结构件承受一定的载荷(例如商用卡车车斗)，对于这类既承担结构载荷有承担摩擦损耗的钢板，则要求其淬透性较好，因为此类钢板是要伴随构件整个服役周期，不容易更换，除了耐磨损耗外，其结构强度影响到构件的安全和正常使用性能，因此需要钢板从表面到芯部都具有较高强度，较好的耐磨性能。同时，还有部分耐磨钢的使用工况仅承担摩擦损耗，不承担结构载荷的职责(例如挖煤机的刮板)，这类功能的耐磨钢的主要功能是抵抗摩擦损耗，且多用于可灵活拆卸的部件，钢板用户会在钢板磨损2-3mm时对钢板进行更换，换下来的钢板做报废处理目前尚未根据钢板的使用特点对耐磨钢进行功能细分，下游厂家在采购时也会统一采购全淬透的耐磨钢板，这实际上对于将全淬透的钢板用在非结构件的位置时，实际上只发挥了该钢板的不到30％使用价值，非常不经济。对于钢板生产来说也需要更多的能耗和合金，造成极大的浪费。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种在保证其硬度值的前提下，在钢板的芯部得到较软的贝氏体或索氏体的金相组织，表面为回火马氏体金相组织，使钢板表面布氏硬度大于400HBW，且由于合金元素添加较少能使生产成本比现有技术降低至少10％的布氏硬度为400HBW级别低温半淬透耐磨钢及生产方法。
实现上述目的的措施：
一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.08～0.25％，Si：0.30～0.50％，Mn：0.5～1.0％，P≤0.01％，S≤0.005％，Cr：0.60～0.80％，Al：0.03～0.05％,Ti：0.01～0.02％，Nb：0.02％～0.03％，B：0.001～0.004％，其余为铁和不可避免的杂质。
优选地C的重量百分比含量为0.095～0.21％。
优选地Si的重量百分比含量为0.38～0.48％。
优选地Mn的重量百分比含量为0.63～1.0％。
优选地Cr的重量百分比含量为0.67～0.76％。
生产一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢的方法，其步骤：
1)经常规转炉复合吹炼及LHF炉处理后，进行RH真空处理，在此期间，按照500～800g/吨钢喂入Si～Ca线；
2)浇铸成坯后对铸坯加热，其加热温度控制在1200℃～1280℃，加热速率控制在8～12min/cm；
3)进行粗轧，控制开轧温度≥1050℃，结束温度≥980℃，单道次压下率10～15％，累积压下量在75％～85％；
4)进行精轧，控制开轧温度890～960℃，终轧温度700～860℃，累积压下率在65％～85％轧后空冷切边；
5)进行淬火，控制淬火温度在830℃～890℃，并再此温度下保温10～15min；
6)进行低温回火，控制回火温度在180℃～220℃，回火时间按照1.5×H+20min/mm执行；
式中：H—表示钢板的厚度，单位为mm；
7)精整后待用。
优选地淬火温度在848℃～885℃。
优选地低温回火温度在193℃～215℃。
本发明中各元素及主要工艺的作用及机理，
C：0.08～0.25％，优选地C的重量百分比含量为0.095～0.21％；碳是影响耐磨钢强度、硬度、韧性及淬透性的重要元素，也是影响钢显微组织最为重要的元素。随着碳含量增加，钢的硬度增加，冲击韧性显著下降，耐磨性逐渐提高。碳含量过高，钢中的碳化物量过多，热处理后形成的是高碳片状马氏体，钢的硬度高而韧性低，且热处理过程中容易开裂。这里C是主要的提高钢强度、硬度和淬透性的元素。
Si：0.30～0.50％，优选地Si的重量百分比含量为0.38～0.48％。在炼钢过程中，其用作还原剂和脱氧剂。Si是非碳化物形成元素，是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体。因此可以强化铁素体，提高钢的强度和硬度，同时可以降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。Si还可提高钢的回火稳定性和抗氧化性。它提高钢中固溶体的强度和冷加工变形硬化率的作用极强，仅次于磷，但同时也在一定程度上降低钢的韧性和塑性。另外，硅使钢呈带状组织，使钢材的横向性能低于纵向性能。但硅含量过高会出现块状铁素体，使钢的韧性降低并易产生淬火裂纹；并且残余奥氏体显著增加，使钢的硬度降低。当Si的含量较高时，可能使Fe3C分解，使C游离而呈石墨状态存在，即有所谓的石墨化作用。在退火时，表面也容易脱碳。
Mn：0.50～1.0％，优选地Mn的重量百分比含量为0.63～1.0％。
Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，能消除或减弱因硫所引起的热脆性，从而改善钢的热加工性能。Mn和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，强化基体；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子，生成Mn3C，它与Fe3C能相互溶解，在钢中形成在(Fe Mn)3C型化合物，从而提高钢的强度、硬度和耐磨性。Mn可降低临界冷却速度，促进马氏体形成，提高钢的淬透性。锰在钢中由于降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用，也间接地起到提高珠光体钢强度的作用。锰扩大铁碳平衡相图中的γ相区，它使钢形成和稳定奥氏体组织的能力仅次于镍。淬火后易得到马氏体组织。但锰是过热敏感性元素，淬火时加热温度过高会引起晶粒粗大；锰在凝固时偏析系数较大，很容易在晶界偏聚，对钢的性能产生不利影响，并会导致钢的淬火组织中残余奥氏体量增加，所以锰含量控制在0.5～1.0％之间。
P≤0.01％，S≤0.005％：S存在于钢铁中会使钢变的热脆，而P在结晶过程中易产生偏析，从而在钢中的局部区域产生冷脆。S、P对于耐磨钢残余应力控制而言是有害杂质元素，应尽力消除。
Cr：0.60～0.80％，优选地Cr的重量百分比含量为0.67～0.76％。Cr有利于钢的固溶强化并适宜碳化物的形成，进而提高钢的高温强度、硬度和耐磨性能，增加钢的淬透性，尤其与Mn、Si合理搭配能大大提高淬透性，但同时也增加钢的回火脆性倾向。Cr能固溶于铁素体中而产生固溶强化效应，提高焊缝金属的抗拉强度和屈服点。但其含量超过0.8％，会使焊缝金属韧性明显下降。
Al：0.03～0.05％：Al是钢中常用脱氧剂。钢中加入少量的Al，可以细化晶粒，提高冲击韧性。
Ti 0.01～0.02％：钛通过细化晶粒和沉淀强化提高钢的强度，Ti在连铸冷却条件下生成弥散的TiN颗粒，由于它的熔点很高，在焊接热影响区能显著抑制晶粒长大，加微量Ti能显著改善热影响区的韧性。
Nb 0.02～0.03％元素具有延缓奥氏体再结晶和细化晶粒作用，其强烈的强化作用是Si的35～78倍，Mn的41～87倍，铬的50～117倍，Ni的87～175倍。这里Nb是主要的强化作用元素。
B≤0.004％：微量P可吸附在奥氏体晶界上，降低晶界的能量，提高钢的淬透性。
本发明之所以控制了Mn的加入，适当增加了Nb的量，是因为根据本发明的设计思路，降低淬透性元素的加入，增加强化作用元素的加入。Mn既能提高钢板的强度硬度，也能大幅度提高钢板的淬透性，而Nb的强化作用相对于Mn更加明显，而且用很少的量就能起到很好的强化效果。因此Mn的含量为控制在0.5％～1.0％，增加0.02～0.03％的Nb元素。同时，C和Mn元素都是提高钢强度和硬度及其重要的元素，两者的比例之和直接决定了钢的强度和硬度。C含量增加较Mn元素对钢板碳当量的有更高的效率，在C和Mn元素的比例上考虑降低C含量，从而增加Mn的含量来弥补强化元素的较少。同时Mn元素有较好的脱硫效果，能够使钢水更加纯净，为细化晶粒大小来提高强度提供基本条件，从而改善钢板的残余应力分布。但是Mn含量又不能太高，容易在淬火时造成晶粒粗大，Mn的含量控制范围为0.5～1.0％，因此本发明成分设计上Mn含量接近上限设计。同时Si元素容易使钢冷作硬化，Si使钢呈带状组织，使钢材的横向性能低于纵向性能。但硅含量过高会出现块状铁素体，使钢的韧性降低并易产生淬火裂纹；并且残余奥氏体显著增加，使钢的硬度降低，考虑到这些因素，Si含量控制在0.3～0.5％。
本发明之所以控制淬透性元素的添加因为本发明的设计思路为半淬透性，根据钢板的使用特点并不要求钢板全部淬透。本发明主要淬透性元素为C、Mn、Cr、B，虽然为半淬透性设计，但是必须考虑钢板的淬透性，保证钢板在厚度方向，特别是表现附近具有较高的硬度。C和Mn主要考虑保证钢板的强度和硬度，其它Cr和B的添加起到调节钢板淬透性的作用，Cr有利于钢的固溶强化并适宜碳化物的形成，进而提高钢的高温强度、硬度和耐磨性能。同时Cr元素提高淬透性的效果较好，特别与Mn、Si合理搭配能大大提高淬透性，因此合理控制Cr、Si和Mn的含量能起到事半功倍的效果，同时也可以降低成分体系的碳当量，从而提高焊接性能。微量硼可吸附在奥氏体晶界上，降低晶界的能量，进一步提高钢的淬透性。细化晶粒元素(Ti、Al、Nb)：由于成分体系中强化合金元素较少，可以通过增加Ti、Al、Nb元素来细化晶粒，优化组织性能，有利于残余应力的控制。本发明的淬透性元素添加相对较少，特别是Mn含量添加较少，一方面是降低成本，另一方面是适应钢板的半淬透性使用功能做出选择。
本发明之所以控制回火温度在180℃-220℃，回火时间按照1.5×H+20)min/mm，是因为中、高温回火会使C元素进一步扩散，形成贝氏体或索氏体组织，从而使表面的强度和硬度达不到要求。同时回火工艺将对钢板最终的表面硬度产生非常大的影响，在低温回火的范围内，较高温度(＞220℃)同样会造成表面硬度偏低，较低的温度(＜180℃)会造成回火不充分，残余应力过大，增加开裂的风险，最佳控制回火温度范围为193℃-215℃。回火时间为7～8.5min/mm，适当的增加回火时间可以在保证表面硬度的同时，充分的释放钢板的残余拉应力。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、本发明钢板厚向的性能成梯度变化，强度、硬度从表面往芯部依次递减：表面附近为回火马实体组织，硬度值在400HBW以上，满足了耐磨钢耐磨损的使用要求。1/4附近为马氏体组织和贝氏体组织混合，两者的比例约为1:1，硬度值为350HBW，抗拉强度在1000MPa左右；芯部为贝氏体或索氏体组织，硬度值300HBW，抗拉强度880MPa左右。1/4位置和芯部位置是较软的组织，强度硬度较低，主要能有三个好处：
1)符合耐磨钢的使用特点，一般耐磨钢在使用过程中都是表面的钢板在磨掉一定厚度后会进行更换，并不会要求钢板从表面到芯部都具有良好的硬度和耐磨性，这样可以控制钢的碳当量，改善焊接性能，在一定程度上也能增加钢的塑性，提高其加工性能；
2)钢板1/4位置和芯部组织上可以是贝氏体组织，强度和硬度上较表面低，这一方面可以从钢的性能上提高钢板的韧性，另一方面较软的组织也可以使钢板残余应力的分布更加均匀，提高钢板抗开裂的能力，解决了耐磨钢在低温使用环境中容易开裂的问题；
3)本发明在保证了耐磨钢表面硬度值在400HBW以上，抗拉强度约1000Mpa的同时还优化了残余应力，钢板表面残余应力有压应力，让钢板具有较高的疲劳性能和抵抗开裂的性能。
2、本发明由于采用半淬透性的设计思路，在合金元素添加上较少，更具有成本优势。同时由于合金元素的减少降低了钢板的碳当量，从而提高了钢板的焊接性能。
3、本发明在轧制后采用830℃-890℃淬火+7.0～8.5min/mm*板厚的淬火工艺，回火采用180℃-220℃时间(1.5×H+20)min/mm*板厚，热处理时间上较传统工艺短，提高了生产效率，降低了能耗。同时，低温回火保留了板材表面的压向应力，对提高钢板的耐磨性能、抗开裂性能和疲劳性能有明显提升作用。
附图说明
图1为本发明的表层组织金相组织；
图2为本发明的钢板1/4位置金相组织图；
图3为本发明的钢板芯部金相组织图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；
表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表；
表4为本发明各实施例及对比例残余应力情况列表。
本发明各实施例按照以下生产工艺生产：
1)经常规转炉复合吹炼及LHF炉处理后，进行RH真空处理，在此期间，按照500～800g/吨钢喂入Si～Ca线；
2)浇铸成坯后对铸坯加热，其加热温度控制在1200℃～1280℃，加热速率控制在8～12min/cm；
3)进行粗轧，控制开轧温度≥1050℃，结束温度≥980℃，单道次压下率10～15％，累积压下量在75％～85％；
4)进行精轧，控制开轧温度890～960℃，终轧温度700～860℃，累积压下率在65％～85％轧后空冷切边；
5)进行淬火，控制淬火温度在830℃～890℃，并再此温度下保温10～15min；
6)进行低温回火，控制回火温度在180℃～220℃，回火时间按照1.5×H+20min/mm执行；
式中：H—表示钢板的厚度，单位为mm；
7)精整后待用。
表1本发明各实施例和对比例的成分取值列表(wt％)
表2本发明各实施例和对比例的控轧控冷工艺
表3本发明各实施例和对比例性能检测列表
说明：表3中的屈服强度、抗拉强度、延伸率均为钢板厚度的1/4处及芯部的强度情况。
表4本发明各实施例和对比例残余应力列表
从表3可以看出，本发明产品与对比钢种表面的硬度在一个级别，由于本发明的半淬透特点使1/4处和芯部的强度明显低于对比钢种，但是正是这一特点使本发明钢板的任性较对比钢种好，其延伸率和冲击功均优于对比钢种。
从表4可以看出，本发明的成分工艺使得产品的残余应力均为压应力，对比钢种均为拉应力。压应力使得钢板具有更好的疲劳性能和抵抗开裂性能，因此本发明较对比钢种具有更好的疲劳性能和抗开裂性能。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (8)

1.一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.08~0.25%， Si：0.30~0.50%， Mn：0.5~1.0%，P≤0.01%，S≤0.005%，Cr：0.60~0.80%， Al：0.03~0.05%, Ti：0.01~0.02%， Nb：0.02%~0.03%，B：0.001~0.004%，其余为铁和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢，其特征在于：所述C的重量百分比含量为0.095~0.21%。
3.如权利要求1所述的一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢，其特征在于：所述Si的重量百分比含量为0.38~0.48%。
4.如权利要求1所述的一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢，其特征在于：所述Mn的重量百分比含量为0.63~1.0%。
5.如权利要求1所述的一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢，其特征在于：所述Cr的重量百分比含量为0.67~0.76%。
6.生产如权利要求1所述的一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢的方法，其步骤：
1）经常规转炉复合吹炼及LHF炉处理后，进行RH真空处理，在此期间，按照500~800g/吨钢喂入Si~Ca线；
2）浇铸成坯后对铸坯加热，其加热温度控制在1200℃～1280℃，加热速率控制在8~12min/cm；
3）进行粗轧，控制开轧温度≥1050℃，结束温度≥980℃，单道次压下率10~15%，累积压下量在75%~85%；
4）进行精轧，控制开轧温度890~960℃，终轧温度700~860℃，累积压下率在65%~85%轧后空冷切边；
5）进行淬火，控制淬火温度在830℃~890℃，并再此温度下保温10~15min；
6）进行低温回火，控制回火温度在180℃~220℃，回火时间按照1.5×H+20min/mm执行；
式中：H—表示钢板的厚度，单位为mm；
7）精整后待用。
7.如权利要求6所述的生产一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢的方法，其特征在于：所述淬火温度在848℃~885℃。
8.如权利要求6所述的生产一种布氏硬度为400HB级别低温半淬透耐磨钢的方法，其特征在于：所述低温回火温度在193℃~215℃。
CN201910441745.4A 2019-05-24 2019-05-24 一种布氏硬度为400hb级别低温半淬透耐磨钢及生产方法 Active CN110184545B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910441745.4A CN110184545B (zh) 2019-05-24 2019-05-24 一种布氏硬度为400hb级别低温半淬透耐磨钢及生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910441745.4A CN110184545B (zh) 2019-05-24 2019-05-24 一种布氏硬度为400hb级别低温半淬透耐磨钢及生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110184545A true CN110184545A (zh) 2019-08-30
CN110184545B CN110184545B (zh) 2020-11-20

Family

ID=67717726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910441745.4A Active CN110184545B (zh) 2019-05-24 2019-05-24 一种布氏硬度为400hb级别低温半淬透耐磨钢及生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110184545B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112888796A (zh) * 2018-10-29 2021-06-01 日本制铁株式会社 氮化部件粗形材及氮化部件
CN114231828A (zh) * 2021-12-20 2022-03-25 常州东方特钢有限公司 一种用于工业装载机铲刀耐寒高耐磨性材料的工艺制造方法
CN114672731A (zh) * 2022-03-30 2022-06-28 鞍钢股份有限公司 布氏硬度360hbw高强度、高韧性热连轧薄钢板的生产方法
CN114686762A (zh) * 2022-03-30 2022-07-01 鞍钢股份有限公司 布氏硬度500hbw高强度、高韧性热连轧薄钢板的生产方法
CN114737136A (zh) * 2022-03-30 2022-07-12 鞍钢股份有限公司 布氏硬度400hbw高强度、高韧性热连轧薄钢板的生产方法
CN115652220A (zh) * 2022-10-14 2023-01-31 昆明理工大学 一种新型Nb微合金化铁碳合金的梯度材料及制备方法
CN116904871A (zh) * 2023-08-07 2023-10-20 武汉钢铁有限公司 一种hb400级高韧性耐磨钢及生产方法
CN116904871B (zh) * 2023-08-07 2024-05-28 武汉钢铁有限公司 一种hb400级高韧性耐磨钢及生产方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105002439A (zh) * 2015-07-30 2015-10-28 武汉钢铁(集团)公司 一种布氏硬度400级耐磨钢及其制造方法
CN108060362A (zh) * 2017-12-21 2018-05-22 武汉钢铁有限公司 一种hb450级抗裂纹复相组织耐磨钢及其加工方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105002439A (zh) * 2015-07-30 2015-10-28 武汉钢铁(集团)公司 一种布氏硬度400级耐磨钢及其制造方法
CN108060362A (zh) * 2017-12-21 2018-05-22 武汉钢铁有限公司 一种hb450级抗裂纹复相组织耐磨钢及其加工方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112888796A (zh) * 2018-10-29 2021-06-01 日本制铁株式会社 氮化部件粗形材及氮化部件
US11827963B2 (en) 2018-10-29 2023-11-28 Nippon Steel Corporation Roughly-shaped steel material for nitrided part, and nitrided part
CN114231828A (zh) * 2021-12-20 2022-03-25 常州东方特钢有限公司 一种用于工业装载机铲刀耐寒高耐磨性材料的工艺制造方法
CN114672731A (zh) * 2022-03-30 2022-06-28 鞍钢股份有限公司 布氏硬度360hbw高强度、高韧性热连轧薄钢板的生产方法
CN114686762A (zh) * 2022-03-30 2022-07-01 鞍钢股份有限公司 布氏硬度500hbw高强度、高韧性热连轧薄钢板的生产方法
CN114737136A (zh) * 2022-03-30 2022-07-12 鞍钢股份有限公司 布氏硬度400hbw高强度、高韧性热连轧薄钢板的生产方法
CN115652220A (zh) * 2022-10-14 2023-01-31 昆明理工大学 一种新型Nb微合金化铁碳合金的梯度材料及制备方法
CN116904871A (zh) * 2023-08-07 2023-10-20 武汉钢铁有限公司 一种hb400级高韧性耐磨钢及生产方法
CN116904871B (zh) * 2023-08-07 2024-05-28 武汉钢铁有限公司 一种hb400级高韧性耐磨钢及生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110184545B (zh) 2020-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110184545A (zh) 一种布氏硬度为400hb级别低温半淬透耐磨钢及生产方法
CN100412223C (zh) 具有优良耐蚀性和抗疲劳性的超高强度钢及其制造方法
CN109023036B (zh) 一种超高强热轧复相钢板及生产方法
CN111748741B (zh) 一种厚规格管线钢及其低压缩比生产工艺
CN104451405B (zh) 一种具有耐冲击磨损性能的奥氏体耐磨钢及其热轧板制造方法
CN109280852A (zh) 一种大厚度nm500耐磨钢及生产方法
CN105002439B (zh) 一种布氏硬度400级耐磨钢及其制造方法
CN105483539B (zh) 一种超硬粒子增强型奥氏体耐磨钢板及其制造方法
CN109280847A (zh) 一种高碳合金链具钢及其制造方法
CN104451409B (zh) 低成本hb400级耐磨钢及其生产方法
CN111996441B (zh) 一种高韧性折弯性能良好的TiC增强型马氏体耐磨钢板及其制造方法
CA2837130A1 (en) Ultrahigh-strength wear-resistant steel plate and method of manufacturing the same
CN104694829A (zh) 一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法
WO1995017532A1 (fr) Rail a resistance elevee a l'abrasion et a haute tenacite possedant une structure metallographique perlitique et procede de production dudit rail
CN108118257A (zh) TiC颗粒强化铁素体/贝氏体基耐磨钢板及制造方法
CN107217202B (zh) 一种布氏硬度500级的耐磨钢及其制造方法
CN104388821A (zh) TiC粒子增强型复相组织高塑性耐磨钢板及制造方法
CN102041458A (zh) 低合金耐磨钢及其制造方法
CN102234743A (zh) 一种低碳马氏体钢板及其制造方法
CN108998725A (zh) 履带链轨节用35MnBM钢及其制备方法
CN101956141A (zh) 一种低成本屈服强度780MPa级非调质处理高强耐磨钢板及其制造方法
CN111334720B (zh) 具有良好冷成型性能的高Al耐磨钢带及其生产方法
CN114686762B (zh) 布氏硬度500hbw高强度、高韧性热连轧薄钢板的生产方法
CN105779867A (zh) 一种易切削耐磨钢板及其制备方法
JP5025315B2 (ja) 熱間圧延用複合ロール、熱間圧延用複合ロールの製造方法及び熱間圧延方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant