CN112195417B - 一种高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒及其制备方法 - Google Patents

一种高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及挖掘机斗齿用钢领域，具体涉及一种高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒及其制备方法。按照质量百分比元素组成为C0.18％～0.22％；Si2.1％～2.5％；Mn2.8％～3.2％；Cr0.35％～0.55％；Mo0.07‑0.13％；Ni0.35％～0.45％；V0.010％～0.015％；Ti0.06％～0.10％；B0.0015％～0.0035％；N0.010％～0.015％；Al0.035％～0.065％；P≤0.015％；S≤0.010％；余量为Fe，且V+Ti+Al与N的质量比在10至15之间。所得斗齿用钢钢棒具有良好的耐磨性、低温及常温强韧性。生产工艺简单，成本低。

Description

一种高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒及其制备方法
技术领域
本发明涉及挖掘机斗齿用钢领域，尤其涉及一种低成本、高耐磨及高韧性挖掘机斗齿用钢钢棒及其制备方法。
背景技术
挖掘机广泛应用于矿山、冶金、电力等领域。斗齿是挖掘机的重要部件，也是磨损最严重的部件之一。斗齿在工作过程中直接与矿石接触，工作条件十分恶劣。斗齿在工作中受力大，且复杂，它除正常凿削磨损外，还承受强烈的冲击负荷，经常发生断裂现象，使用寿命短，大大降低了机器的工作效率，消耗量巨大。
挖掘机斗齿用钢，通常有低合金耐磨钢、中合金耐磨钢、高合金耐磨钢等钢种，传统的挖掘机斗齿材料为模铸高锰钢，特点是生产效率低、成材率低，导致生产成本很高，且存在使用寿命短、耐磨性差、高频率冲击荷载摩擦磨损高的缺点。比如，普通ZGMn13高锰钢铸造钢(Mn：10％～15％)的加工硬化峰不在最表层而在亚表层，亚表层组织的脆化产生裂纹会造成磨损表面的大块状削落，并且普通高锰钢在低应力磨损或小冲击载荷工况下，加工硬化较小，耐磨性不足难以达到预期的使用寿命。改进后的ZGMn18Cr2TiV高锰铸钢，在钢中加入Ti、V、Nb、Cr、Mo、W、Ni、B、稀土等元素可提高高锰钢的性能，但钢的生产成本在普通ZGMn13高锰钢的基础上又大幅增加。
开发一种低成本、高强度、高硬度和良好韧性的斗齿材料，是降低斗齿钢成本、提高斗齿钢寿命的有效途径，为得到低成本的耐磨性及韧性良好的斗齿钢，还需进一步优化材料成分，实现高硬韧性成分设计，成为本领域亟待解决的技术问题。因此，研制一种低成本、高耐磨及高韧性的斗齿用钢材料，尤其是连铸连轧的斗齿用钢钢棒，具有重要的经济意义，市场前景极为广阔。
发明内容
本发明的目的在于针对当前技术中存在的不足，提供一种低成本、高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒。该挖掘机斗齿用钢在普通C-Si-Mn低碳钢的基础上，添加适量的微合金化元素如V、Al、Ti、N，以及限定钢种的微合金元素与氮的比例，达到最优化的微合金化效果。通过复合合金化在充分发挥各合金元素作用的基础上，各合金元素交互作用达到材料强韧性和表面耐磨性的配合。制备方法中用低成本普通钢生产工艺设备(电弧炉或转炉-LF--连铸-连轧)生产高质量特殊钢品种，再经过特殊热处理工艺实现钢棒的特殊性能。本发明得到的挖掘机斗齿用钢具有高耐磨性、高强韧性。
本发明的挖掘机斗齿用钢，包括以下质量百分比的元素组分C：0.18％～0.22％；Si：2.1％～2.5％；Mn：2.8％～3.2％；Cr：0.35％～0.55％；Mo：0.07-0.13％；Ni：0.35％～0.45％；V：0.010％～0.015％；Ti：0.06％～0.10％；B：0.0015％～0.0035％；N：0.010％～0.015％；Al：0.035％～0.065％；P≤0.015％；S≤0.010％；余量为Fe，且V+Ti+Al与N的质量比在10-15之间。
本发明提供的斗齿用钢钢棒具有良好的耐磨性及强韧性。(V+Ti+Al)与N比在10-15之间能够达到氮化物最佳析出强化效果。得到的钢棒的表面硬度55-60HRC、1/2R处硬度53-58HRC、芯部硬度52-57HRC，-40℃低温冲击功30-35J；抗拉强度≥1750MPa，屈服强度≥1250MPa，伸长率≥13％，断面收缩率≥50％，常温冲击韧性≥70J/cm2。
本发明还提供了高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢棒的制备方法，其制备方法步骤如下：
(1)按照斗齿用钢的元素组成配比，将高炉铁水兑入电弧炉熔炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对所述合金化后的钢水进行LF及VD精炼处理，以获得所述待铸钢水；
所述的铁合金为硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁、镍板、钛铁、硼铁和钒氮合金。
(2)将待铸钢水进行连铸，得到钢坯，即钢棒用钢。
(3)将连铸钢坯进行全连续轧制，轧制成所需规格钢棒；
其中，开轧温度为1150℃至1180℃，终轧温度为900℃至950℃，然后将轧后产物入坑缓冷为室温，缓冷时间5-7天，以去除钢中的去氢及应力；
(4)将冷却后的轧制棒材加热至950℃±5℃，保温时间为60mins；然后水冷至350℃±5℃，冷却时间为20mins；再将冷却后的棒材进行回火处理，回火温度为400℃±5℃，保温时间为80mins，最后得到挖掘机斗齿用钢钢棒。
本发明通过添加适量的Mo、Ni、V、Ti、B、N、Al微合金元素改善钢的耐磨及强韧性能。其中，添加Mo提高钢的回火稳定性，提高塑性，增加开裂和磨损的抗力；斗齿用钢(V+Ti+Al)与N的质量比在10至15之间，能够达氮化物最佳析出强化效果，如低于10钢中N没有完全形成氮化物，高于15，造成V、Ti元素的浪费。由于Mn作用起固溶强化作用，Si以稳定奥氏体为主，以及提供钢的耐磨性；Ni可提高钢的低温冲击性能，Ni也是奥氏体形成元素，可以推迟奥氏体的相变，提高钢的淬透性；Cr的主要作用是提高淬透性，淬火时得到低碳板条状马氏体组织，为获得良好的使用性能做好组织准备。
具体实施方式
下面将详细地对示例性实施例进行说明。
作为本发明的第一个方面，所述挖掘机斗齿用钢的组成包括以下质量百分比的化学成分：
C：0.18％～0.22％；Si：2.1％～2.5％；Mn：2.8％～3.2％；Cr：0.35％～0.55％；Mo：0.07-0.13％；Ni：0.35％～0.45％；V：0.010％～0.015％；Ti：0.06％～0.10％；B：0.0015％～0.0035％；N：0.010％～0.015％；Al：0.035％～0.065％；P≤0.015％；S≤0.010％；余量为Fe，且V+Ti+Al与N的质量比在10至15之间。
本发明所提供的斗齿用钢棒用钢属于低碳低合金微合金钢。之所以称之为斗齿用钢棒棒用钢是因为本发明所提供的钢需要加工成棒材。
钢中C含量的增加，能够降低钢的临界冷却速度，从而增大钢材的淬透性，但是C含量超过了发生共析反应的C含量时，则随着C含量的增加，钢材的淬透性则会降低。
增加钢中Mn的含量，会推迟钢的奥氏体转变，使钢的淬透性增加，并且能够提高钢的耐磨性。因此，设定钢的Mn的质量分数为2.8％～3.2％。
Ni是奥氏体形成元素，可以推迟奥氏体的相变，提高钢的淬透性。限定Ni的质量分数为0.35％～0.45％，为了保持钢的低温韧性和强度指标。
Mo可以推迟奥氏体相变产物珠光体的转变，从而提高钢的淬透性，提高钢的回火稳定性，提高塑性，增加开裂和磨损的抗力。
Cr可以提高钢的淬透性，在钢中形成高强度的马氏体组织。经过不同温度回火后可获得不同强韧性组合，满足不同服役条件需求。此外，Cr还能与碳化物起到细化晶粒和弥散强化的作用。本发明中，Cr的质量比为0.35％～0.55％，从而在提高钢的强度的同时保持钢的焊接性能。
Ti是形成析出物对强韧化有效的元素，且能细化晶粒，使钢的内部组织致密，降低时效敏感性和冷脆性，细化钢的表面组织及晶粒，防止连铸坯表面出现纵裂纹。因此设计Ti含量为0.060-0.10％。
Al可以细化晶粒，提高冲击韧性，但含量过高会影响钢的热加工性能和焊接性能等，并给冶炼、浇注等方面带来若干困难。出于脱氧的目的残留的Al可以提高抗氧化性能及细化钢的晶粒，以减低钢中氧含量，提高钢水纯净度。所以，设计Al含量为0.035-0.065％。
作为本发明的第二个方面，提供一种钢棒，其中，所述钢棒由本发明所提供的上述斗齿钢制成。由于所述斗齿用钢钢棒用钢具有良好的耐磨性及强韧性。
作为本发明的第三个方面，提供一种斗齿用钢钢棒的制备方法，所述制备方法包括：
利用所述斗齿用钢的原料进行冶炼，以获得待铸钢水；
对所述待铸钢水进行连铸，以获得连铸钢坯；
对所述连铸钢坯进行全连续轧制，其中，将钢坯进行全连续轧制，轧制成所需规格钢棒；其中，开轧温度为1150℃至1180℃，终轧温度为900℃至950℃，然后将轧后产物入坑缓冷为室温，缓冷时间5-7天，100℃以下出缓冷坑，以去氢及应力；
将冷却后的轧制棒材加热至950℃±5℃，保温时间为60mins；然后水冷至350℃±5℃，冷却时间为20mins；再将冷却后的棒材进行回火处理，回火温度为400℃±5℃，保温时间为80mins，最后得到所需的挖掘机斗齿用钢棒。
实施例1
本发明中，采用100吨电弧炉进行原料的冶炼，利用100吨LF及VD进行精炼。利用以下方法制备斗齿用钢钢棒：
S1、对铁矿石进行高炉冶炼获得高炉铁水，高炉铁水重量为90吨；
S2、将高炉铁水兑入电弧炉熔炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对所述合金化后的钢水进行LF及VD精炼，其中，采用100吨电弧炉对高炉钢水和铁合金进行熔炼，铁合金包括：硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁、镍板、钛铁、硼铁和钒氮合金，按照钢中各元素目标成分进行合金配料，其余为铁水和废钢；
S3、利用100吨LF/VD对熔炼后的钢水进行精炼；
S4、连铸获得220x260mm2的连铸矩形坯，及斗齿用钢连铸钢坯；
S5、连铸坯开轧温度为1150℃，终轧温度为930℃；全连续轧制成所需规格的钢棒，然后缓冷至室温，入坑缓冷6天；
S6、钢棒加热的温度为950℃，保温60mins；
S7、钢棒水冷温度为350℃，水冷时间为20mins；
S8、回火处理的温度为400℃，保温时间为80mins，得到最终的钢棒产品；
S9、经过直读光谱的检测，其化学成为以及质量百分比为：C：0.20％；Si：2.2％；Mn：2.9％；Cr：0.38％；Mo：0.10％；Ni：0.38％；V：0.014％；Ti：0.09％；B：0.0025％；N：0.013％；Al：0.039％；P：0.011％；S：0.004％；余量为Fe。其中，(V+Ti+Al)与N的质量比为11。
S10、经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度59HRC、1/2R处硬度56HRC、芯部硬度54HRC，-40℃低温冲击功33J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1774MPa，屈服强度1290MPa，伸长率15％，断面收缩率55％，常温冲击韧性78J/cm2。
实施例2
本发明中，采用100吨电弧炉进行原料的冶炼，利用100吨LF及VD进行精炼。利用以下方法制备斗齿用钢钢棒：
S1、对铁矿石进行高炉冶炼获得高炉铁水，高炉铁水重量为90吨；
S2、将高炉铁水兑入电弧炉熔炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对所述合金化后的钢水进行LF及VD精炼，其中，采用100吨电弧炉对高炉钢水和铁合金进行熔炼，铁合金包括：硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁、镍板、钛铁、硼铁和钒氮合金，按照钢中各元素目标成分进行合金配料，其余为铁水和废钢；
S3、利用100吨LF/VD对熔炼后的钢水进行精炼；
S4、连铸获得220x260mm2的连铸矩形坯，及斗齿用钢连铸钢坯；
S5、连铸坯开轧温度为1160℃，终轧温度为935℃；全连续轧制成所需规格的钢棒，然后缓冷至室温，入坑缓冷7天；
S6、钢棒加热的温度为950℃，保温60mins；
S7、钢棒水冷温度为350℃，水冷时间为20mins；
S8、回火处理的温度为400℃，保温时间为80mins，得到最终的钢棒产品；
S9、经过直读光谱的检测，其化学成为以及质量百分比为：C：0.21％；Si：2.3％；Mn：3.0％；Cr：0.45％；Mo：0.12％；Ni：0.41％；V：0.013％；Ti：0.07％；B：0.0028％；N：0.011％；Al：0.055％；P：0.012％；S：0.003％；余量为Fe。其中，(V+Ti+Al)与N的质量比为12.5。
S10、经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度58HRC、1/2R处硬度57HRC、芯部硬度55HRC，-40℃低温冲击功33J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1780MPa，屈服强度1295MPa，伸长率16％，断面收缩率55％，常温冲击韧性80J/cm2。
实施例3
本发明中，采用100吨电弧炉进行原料的冶炼，利用100吨LF及VD进行精炼。利用以下方法制备斗齿用钢钢棒：
S1、对铁矿石进行高炉冶炼获得高炉铁水，高炉铁水重量为90吨；
S2、将高炉铁水兑入电弧炉熔炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对所述合金化后的钢水进行LF及VD精炼，其中，采用100吨电弧炉对高炉钢水和铁合金进行熔炼，铁合金包括：硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁、镍板、钛铁、硼铁和钒氮合金，按照钢中各元素目标成分进行合金配料，其余为铁水和废钢；
S3、利用100吨LF/VD对熔炼后的钢水进行精炼；
S4、连铸获得220x260mm2的连铸矩形坯，及斗齿用钢连铸钢坯；
S5、连铸坯开轧温度为1170℃，终轧温度为940℃；全连续轧制成所需规格的钢棒，然后缓冷至室温，入坑缓冷7天；
S6、钢棒加热的温度为950℃，保温60mins；
S7、钢棒水冷温度为350℃，水冷时间为20mins；
S8、回火处理的温度为400℃，保温时间为80mins，得到最终的钢棒产品；
S9、经过直读光谱的检测，其化学成为以及质量百分比为：C：0.22％；Si：2.4％；Mn：3.1％；Cr：0.43％；Mo：0.09％；Ni：0.37％；V：0.014％；Ti：0.09％；B：0.0029％；N：0.011％；Al：0.060％；P：0.010％；S：0.002％；余量为Fe。其中，(V+Ti+AL)与N的质量比为14.9。
S10、经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度59HRC、1/2R处硬度56HRC、芯部硬度54HRC，-40℃低温冲击功33J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1810MPa，屈服强度1301MPa，伸长率14％，断面收缩率54％，常温冲击韧性79J/cm2。
实施例4
本发明中，采用100吨电弧炉进行原料的冶炼，利用100吨LF及VD进行精炼。利用以下方法制备斗齿用钢钢棒：
S1、对铁矿石进行高炉冶炼获得高炉铁水，高炉铁水重量为90吨；
S2、将高炉铁水兑入电弧炉熔炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对所述合金化后的钢水进行LF及VD精炼，其中，采用100吨电弧炉对高炉钢水和铁合金进行熔炼，铁合金包括：硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁、镍板、钛铁、硼铁和钒氮合金，按照钢中各元素目标成分进行合金配料，其余为铁水和废钢；
S3、利用100吨LF/VD对熔炼后的钢水进行精炼；
S4、连铸获得220x260mm2的连铸矩形坯，及斗齿用钢连铸钢坯；
S5、连铸坯开轧温度为1155℃，终轧温度为932℃；全连续轧制成所需规格的钢棒，然后缓冷至室温，入坑缓冷6天；
S6、钢棒加热的温度为950℃，保温60mins；
S7、钢棒水冷温度为350℃，水冷时间为20mins；
S8、回火处理的温度为400℃，保温时间为80mins，得到最终的钢棒产品；
S9、经过直读光谱的检测，其化学成为以及质量百分比为：C：0.18％；Si：2.1％；Mn：2.8％；Cr：0.36％；Mo：0.07％；Ni：0.35％；V：0.010％；Ti：0.06％；B：0.0015％；N：0.010％；Al：0.035％；P：0.011％；S：0.004％；余量为Fe。其中，(V+Ti+Al)与N的质量比为10.5。
S10、经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度56HRC、1/2R处硬度54HRC、芯部硬度53HRC，-40℃低温冲击功32J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1760MPa，屈服强度1255MPa，伸长率19％，断面收缩率60％，常温冲击韧性73J/cm2。
对照例1
本发明中，采用100吨电弧炉进行原料的冶炼，利用100吨LF及VD进行精炼。利用以下方法制备斗齿用钢钢棒：
S1、对铁矿石进行高炉冶炼获得高炉铁水，高炉铁水重量为90吨；
S2、将高炉铁水兑入电弧炉熔炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对所述合金化后的钢水进行LF及VD精炼，其中，采用100吨电弧炉对高炉钢水和铁合金进行熔炼，铁合金包括：硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁、镍板、钛铁、硼铁和钒氮合金，按照钢中各元素目标成分进行合金配料，其余为铁水和废钢；
S3、利用100吨LF/VD对熔炼后的钢水进行精炼；
S4、连铸获得220x260mm2的连铸矩形坯，及斗齿用钢连铸钢坯；
S5、连铸坯开轧温度为1160℃，终轧温度为935℃；全连续轧制成所需规格的钢棒，然后缓冷至室温，入坑缓冷7天；
S6、钢棒加热的温度为950℃，保温60mins；
S7、钢棒水冷温度为350℃，水冷时间为20mins；
S8、回火处理的温度为400℃，保温时间为80mins，得到最终的钢棒产品；
S9、经过直读光谱的检测，其化学成为以及质量百分比为：C：0.21％；Si：2.3％；Mn：3.0％；Cr：0.45％；Mo：0.12％；Ni：0.41％；V：0.010％；Ti：0.06％；B：0.0028％；N：0.011％；Al：0.035％；P：0.012％；S：0.003％；余量为Fe。其中，(V+Ti+Al)与N的质量比为9.54。
S10、经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度58HRC、1/2R处硬度52HRC、芯部硬度51HRC，-40℃低温冲击功28J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1780MPa，屈服强度1295MPa，伸长率11％，断面收缩率48％，常温冲击韧性66J/cm2。
对照例2
本发明中，采用100吨电弧炉进行原料的冶炼，利用100吨LF及VD进行精炼。利用以下方法制备斗齿用钢钢棒：
S1、对铁矿石进行高炉冶炼获得高炉铁水，高炉铁水重量为90吨；
S2、将高炉铁水兑入电弧炉熔炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对所述合金化后的钢水进行LF及VD精炼，其中，采用100吨电弧炉对高炉钢水和铁合金进行熔炼，铁合金包括：硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁、镍板、钛铁、硼铁和钒氮合金，按照钢中各元素目标成分进行合金配料，其余为铁水和废钢；
S3、利用100吨LF/VD对熔炼后的钢水进行精炼；
S4、连铸获得220x260mm2的连铸矩形坯，及斗齿用钢连铸钢坯；
S5、连铸坯开轧温度为1170℃，终轧温度为940℃；全连续轧制成所需规格的钢棒，然后缓冷至室温，入坑缓冷7天；
S6、钢棒加热的温度为950℃，保温60mins；
S7、钢棒水冷温度为350℃，水冷时间为20mins；
S8、回火处理的温度为400℃，保温时间为80mins，得到最终的钢棒产品；
S9、经过直读光谱的检测，其化学成为以及质量百分比为：C：0.17％；Si：2.4％；Mn：2.6％；Cr：0.43％；Mo：0.06％；Ni：0.33％；V：0.009％；Ti：0.05％；B：0.0014％；N：0.011％；Al：0.030％；P：0.010％；S：0.002％；余量为Fe。其中，(V+Ti+AL)与N的质量比为10.8。
S10、经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度52HRC、1/2R处硬度50HRC、芯部硬度48HRC，-40℃低温冲击功25J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1740MPa，屈服强度1210MPa，伸长率14％，断面收缩率54％，常温冲击韧性58J/cm2。
对照例3
本发明中，采用100吨电弧炉进行原料的冶炼，利用100吨LF及VD进行精炼。利用以下方法制备斗齿用钢钢棒：
S1、对铁矿石进行高炉冶炼获得高炉铁水，高炉铁水重量为90吨；
S2、将高炉铁水兑入电弧炉熔炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对所述合金化后的钢水进行LF及VD精炼，其中，采用100吨电弧炉对高炉钢水和铁合金进行熔炼，铁合金包括：硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、钼铁、镍板、钛铁、硼铁和钒氮合金，按照钢中各元素目标成分进行合金配料，其余为铁水和废钢；
S3、利用100吨LF/VD对熔炼后的钢水进行精炼；
S4、连铸获得220x260mm2的连铸矩形坯，及斗齿用钢连铸钢坯；
S5、连铸坯开轧温度为1155℃，终轧温度为932℃；全连续轧制成所需规格的钢棒，然后缓冷至室温，入坑缓冷6天；
S6、钢棒加热的温度为950℃，保温60mins；
S7、钢棒水冷温度为350℃，水冷时间为20mins；
S8、回火处理的温度为400℃，保温时间为80mins，得到最终的钢棒产品；
S9、经过直读光谱的检测，其化学成为以及质量百分比为：C：0.18％；Si：2.1％；Mn：2.7％；Cr：0.36％；Mo：0.07％；Ni：0.35％；V：0.010％；Ti：0.06％；B：0.0015％；N：0.010％；Al：0.035％；P：0.011％；S：0.004％；余量为Fe。其中，(V+Ti+Al)与N的质量比为10.5。
S10、经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度54HRC、1/2R处硬度52HRC、芯部硬度50HRC，-40℃低温冲击功29J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1751MPa，屈服强度1248MPa，伸长率19％，断面收缩率60％，常温冲击韧性73J/cm2。
对照例4
采用实施例1组成元素以及步骤获得钢棒，S6、钢棒加热的温度为940℃，保温60mins；其他同实施例1。
经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度53HRC、1/2R处硬度51HRC、芯部硬度49HRC，-40℃低温冲击功18J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1754MPa，屈服强度1230MPa，伸长率13％，断面收缩率49％，常温冲击韧性47J/cm2。
对照例5
采用实施例1组成元素步骤获得的钢，S7、钢棒水冷温度为300℃，水冷时间为20mins；其他同实施例1。
经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度59HRC、1/2R处硬度56HRC、芯部硬度54HRC，-40℃低温冲击功25J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1774MPa，屈服强度1200MPa，伸长率12％，断面收缩率45％，常温冲击韧性57J/cm2。
对照例6
采用实施例1组成元素步骤获得的钢，S8、回火处理的温度为300℃，保温时间为80mins，得到最终的钢棒产品；其他同实施例1。
S10、经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度59HRC、1/2R处硬度56HRC、芯部硬度54HRC，-40℃低温冲击功23J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1774MPa，屈服强度1198MPa，伸长率11％，断面收缩率43％，常温冲击韧性56J/cm2。
对照例7
采用实施例1组成元素步骤获得的钢，S8、回火处理的温度为400℃，保温时间为60mins，得到最终的钢棒产品；
S10、经检测，本发明所提供的方法制得的斗齿用钢钢棒的表面硬度59HRC、1/2R处硬度56HRC、芯部硬度54HRC，-40℃低温冲击功25J(V型缺口)。力学性能为：抗拉强度1770MPa，屈服强度1235MPa，伸长率12.5％，断面收缩率46％，常温冲击韧性66J/cm2。
以上所述仅为本发明的部分实施方式，不是全部的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方法采取的任何等效的变化，均为本发明的权力要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒，其特征在于，所述挖掘机斗齿用钢钢棒按照质量百分比的元素组成为：C：0.18％～0.22％；Si：2.1％～2.5％；Mn：2.8％～3.2％；Cr：0.35％～0.55％；Mo：0.07-0.13％；Ni：0.35％～0.45％；V：0.010％～0.015％；Ti：0.06％～0.10％；B：0.0015％～0.0035％；N：0.010％～0.015％；Al：0.035％～0.065％；P≤0.015％；S≤0.010％；余量为Fe，且V+Ti+Al与N的质量比在10-15之间；
所述的高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒的制备方法步骤如下：
(1)按照斗齿用钢的元素组成配比，将高炉铁水兑入电弧炉熔炼，得到初始钢水，加入铁合金到钢包中进行合金化，再对合金化后的钢水进行LF及VD精炼处理，以获得待铸钢水；
(2)将待铸钢水进行连铸，得到钢坯，即钢棒用钢；
(3)将连铸钢坯进行全连续轧制，轧制成所需规格钢棒，然后将轧后产物入坑缓冷为室温；
(4)将冷却后的轧制棒材加热保温，后冷却，再将冷却后的棒材进行回火处理，最后得到所需的挖掘机斗齿用钢钢棒；
所述加热至950℃±5℃，保温时间为60mins；水冷至350℃±5℃，冷却时间为20mins；回火温度为400℃±5℃，保温时间为80mins。
2.如权利要求1所述的高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒，其特征在于，所述钢棒的表面硬度55-60HRC、1/2R处硬度53-58HRC、芯部硬度52-57HRC，-40℃低温冲击功30-35J；抗拉强度≥1750MPa，屈服强度≥1250MPa，伸长率≥13％，断面收缩率≥50％，常温冲击韧性≥70J/cm2。
3.如权利要求1所述的高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒，其特征在于，步骤(1)所述铁合金为硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金、镍铁合金、钼铁、钛铁、硼铁和钒氮合金。
4.如权利要求1所述的高耐磨及高强韧性挖掘机斗齿用钢钢棒，其特征在于，步骤(3)开轧温度为1150℃-1180℃，终轧温度为900℃-950℃，将轧后产物入坑缓冷为室温，缓冷时间5-7天。
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