CN113174530A - 一种耐磨钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种耐磨钢板及其生产方法，钢板的化学成分及其重量百分含量为：C:0.15～0.18%，Si:1.15～1.25%，Mn:1.73%～1.83%，P≤0.012%，S≤0.004%，Cr:0.27～0.32%，Ti:0.01%～0.02%，Nb:0.025%～0.035%，Als:0.025～0.045%，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明所得基板具有良好的屈服强度、抗拉强度和延伸率，具有良好的强度和韧性，以及良好的塑性和焊接性能。所得钢板屈服强度≥980MPa，抗拉强度≥1400MPa，延伸率≥9%，钢板表面布氏硬度在420～460。
Description
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种耐磨钢板及其生产方法。
背景技术
耐磨钢把高强度、高硬度、可焊接、易折弯这些特性融合在一起，具有优异的力学性能和良好的耐磨性，能适应不同工况的多种挖掘条件，可保证“高耐磨、易加工、省材料、降成本”目标的实现，被广泛应用于矿山机械、煤炭采运、工程和农业机械、建材、电力机械、铁路运输等领域。
布氏硬度≥450级别的热轧耐磨钢，与低合金高强钢相比，同等条件下可使自卸车厢体减重三分之一，使用寿命增加2.5倍，具有良好的发展前景。但该级别的耐磨钢对炼钢和轧钢工艺要求极为严格，产品性能指标高、生产难度极大。
发明内容
传统意义上的耐磨钢一般为高锰钢，虽然高锰钢具有加工硬化性，但只能在较大的冲击载荷下才能发挥其作用，而相对于冲击载荷不大的工况条件下其硬度的耐磨性无法提高，而且高锰钢加工硬化后，其屈服强度并没有太大的改变，在较大负荷的作用下，工件也会产生开裂，难以达到预期的使用寿命。
为解决以上问题，本发明提供一种耐磨钢板及其生产方法，使钢在淬火后获得高硬度的同时保证了足够的塑性和韧性，以满足工程机械要求的综合力学性能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种耐磨钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分及其重量百分含量为：C:0.15～0.18%，Si:1.15～1.25%，Mn:1.73%～1.83%，P≤0.012%，S≤0.004%，Cr:0.27～0.32%，Ti:0.01%～0.02%，Nb:0.025%～0.035%，Als:0.025～0.045%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
进一步的，所述钢板，屈服强度≥980MPa，抗拉强度≥1400MPa，延伸率≥9%，钢板表面布氏硬度为420～460。
一种上述耐磨钢板的生产方法，包括加热、轧制、卷取工序，所述轧制工序，终轧温度为870～890℃；所述卷取工序，钢板进行层流冷却，冷却速度为60～180℃/s，卷取温度为100～150℃。
进一步的，所述轧制工序，采用粗轧+精轧工艺进行轧制，粗轧结束温度在1080～1100℃，粗轧中间坯厚度为33～35mm。
进一步的，所述加热工序，板坯在加热炉中进行加热，加热温度为1250～1280℃。
优选的，如果钢板成品厚度为4.0－5.0mm，则板坯在加热炉中的加热温度为1260～1280℃，加热时间为220～240min；如果5.0mm＜钢板成品厚度≤7.0mm，则板坯在加热炉中的加热温度为1250～1270℃，加热时间为210～230min。
钢板轧制过程先进行粗轧然后进行精轧，本发明所述粗轧中间坯指粗轧后精轧前的钢板坯。
钢中各元素的作用及配比依据如下：
本发明在成分设计上采用较低的碳含量，C重量百分含量为0 .15~0 .18%，使钢在淬火后获得高硬度的同时保证了足够的塑性和韧性，以满足工程机械要求的综合力学性能。
硅和锰作为固溶强化元素可以与Fe无限固溶以提高材料的硬度和强度，但Si含量过高极易产生热裂纹、Mn含量过高会增加钢的脆性，本发明充分考虑上述因素在成分设计上采用Si重量百分含量为1.15~1.25%、Mn重量百分含量为1.73~1.83%。
铬具有很高的耐腐蚀性和抗氧化性，能提高淬透性而且可以代替贵重元素如Mo等含量，经济性显著，但Cr含量过高又会降低加工性和焊接性，本发明设计Cr重量百分含量为0.27~0.32%。
P、S作为钢中的有害元素，会降低钢的韧性和焊接性能，故P、S含量越低越好，本发明在成分设计上将钢中的P、S含量分别控制在P≤0.012%、S≤0.004%以下。
Als能起到细化晶粒的作用且是良好的脱氧剂，本发明设计Als重量百分含量为0.025~0.045%。
钛、铌元素和氮、氧、碳都有极强的亲和力，与硫的亲和力比铁、锰强，是良好的脱氧剂和固氮、固碳的有效元素，在钢中起到了细化晶粒、固溶强化的作用，可以提高钢的纯洁度和韧性，改善钢的塑性和焊接性能。本发明成分设计上采用Ti重量百分含量为0.01%～0.02%、Nb重量百分含量为0.025%～0.035%。
相比于现有热轧耐磨钢板，本发明在钢中增加铬、钛、铌以提升钢板的耐腐蚀性和抗氧化性，起到细化晶粒、固溶强化作用，可以提高钢的纯洁度和韧性，改善钢的塑性和焊接性能；提高钢中的硅、锰元素量，以提高材料的硬度和强度、冷变形硬化率和耐磨性，控制C、P、S含量保证了足够的塑性和韧性，以满足工程机械要求的综合力学性能。
相比于现有热轧耐磨钢板生产方法，本发明生产方法充分利用高温下变形抗力小的特点，将粗轧中间坯厚度设定为33～35mm，既能抑制铸坯偏析、裂纹等内部铸造缺陷、破碎铸造状态下的粗大晶粒，又能降低成品的屈强比，提高可加工性能；
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明所得钢板具有良好的屈服强度、抗拉强度和延伸率，具有良好的强度和韧性，以及良好的塑性和焊接性能。所得钢板屈服强度≥980MPa，抗拉强度≥1400MPa，延伸率≥9%，钢板表面布氏硬度在420～460，-20℃冲击韧性合格，冷弯性能满足D=5a，90°合格。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1－6
耐磨钢板的化学成分及其重量百分含量见表1，其生产过程钢板通过加热炉加热后，进行高压水除鳞，然后经过粗轧八道可逆式轧制和精轧机7道次轧制至目标规格，轧制后的钢板经层流集中冷却到卷取温度后进行卷取。其钢板轧制目标厚度规格、加热工序加热温度、加热时间见表2，轧制工序粗轧结束温度、中间坯厚度、终轧温度见表2，卷取工序层流冷却速度、卷取温度见表2。
粗轧结束温度通过测量粗轧出口温度得到，轧制终轧温度通过测量精轧出口温度得到。
对轧制所得的钢板进行力学性能、钢板表面布氏硬度、冷弯性能检测，力学性能包括钢板屈服强度、抗拉强度、延伸率，冷弯性能检测参数为D=5a，弯曲90°。检测结果及轧制所得钢板的宽度列于表3，表3所列钢板表面布氏硬度为硬度检测值的平均值。
表1
表2
表3
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种耐磨钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分及其重量百分含量为：C:0.15～0.18%，Si:1.15～1.25%，Mn:1.73%～1.83%，P≤0.012%，S≤0.004%，，Cr:0.27～0.32%，Ti:0.01%～0.02%，Nb:0.025%～0.035%， Als:0.025～0.045%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨钢板，其特征在于，所述钢板，屈服强度≥980MPa，抗拉强度≥1400MPa，延伸率≥9%，钢板表面布氏硬度为420～460。
3.基于权利要求1、2所述的一种耐磨钢板的生产方法，包括加热、轧制、卷取工序，其特征在于，所述轧制工序，终轧温度为870～890℃；所述卷取工序，钢板进行层流冷却，冷却速度为60～180℃/s，卷取温度为100～150℃。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，采用粗轧+精轧工艺进行轧制，粗轧结束温度在1080～1100℃，粗轧中间坯厚度为33～35mm。
5.根据权利要求3所述的一种耐磨钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，板坯在加热炉中进行加热，加热温度为1250～1280℃。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨钢板的生产方法，其特征在于，如果钢板成品厚度为4.0－5.0mm，则板坯在加热炉中的加热温度为1260～1280℃，加热时间为220～240min；如果5.0mm＜钢板成品厚度≤7.0mm，则板坯在加热炉中的加热温度为1250～1270℃，加热时间为210～230min。
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