CN115572895B - 一种hb500级高冷弯型耐磨钢及生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种HB500级高冷弯型耐磨钢，化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.30％，Si：0～0.08％，Mn：1.0～4.0％，P≤0.015％，S≤0.005％，Als：0.03～0.06％，Ti：0.005～0.03％，Cr：0.4～1.0％，Mo：0～0.3％，其余为Fe及杂质；包括冶炼、连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取、横切工艺；加热工艺中，二加和均热末段温度1250～1300℃，二加和均热时间≥70min，总在炉时间控制在≥150min；粗轧工艺中出口温度1050℃～1110℃，中间坯厚度30mm～50mm；精轧工艺中开轧温度950℃～1050℃，精轧终轧温度890℃～920℃；冷却工艺中，出FT7后空冷2～3s至820～860℃后，采用超高冷速100～300℃0s冷却至600℃～750℃后，再空冷2～10s，之后以冷却速度50～100℃0s冷却至150℃～300℃卷取。

Description

一种HB500级高冷弯型耐磨钢及生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种HB500级高冷弯型耐磨钢及生产方法。
背景技术
低合金高强度耐磨钢因其合金含量低、生产灵活方便、价格便宜等特点而被广泛应用于冶金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭等机械装备中，使用环境恶劣，对于成形性、耐磨性等提出了严苛要求，商用车等下游用户产品不断升级换代，对于耐磨钢成形性的要求不断增加，传统调质耐磨钢在折弯等应用加工方面面临的挑战日益提高，成为限制耐磨钢在自卸车等下游行业推广的瓶颈所在。
公开号CN1109919A的发明专利提供了一种低合金耐磨钢，其成分重量百分比为：C： 0.5～0.6％，Si：0.9～1.2％，Mn：1.4～1.7％，Cr：1.35～1.60％，Mo：0.3～0.5％，V：0.05～0.10％， Ti：0.03～0.06％，Re：0.02～0.04％，强度和耐磨性均较好，但大量添加提高淬透性的合金元素，成本较高，且C、Si含量高易产生淬火裂纹，易导致冷弯开裂，影响用户使用。
公开号CN102605234A提供了一种HB400级耐磨钢板及其制造方法，其成分重量百分比为：C：0.08～0.24％，Si：0.1～0.3％，Mn：0.7～1.7％，Cr：1.0％，Mo：0.6％，B：0.0005～0.004％， Ti：0.005～0.04％，其余为Fe和微量杂质元素，采用铸造-控轧-调质热处理工艺生产，性能优良，适用于制造工程机械中易磨损设备，不足之处在于调质热处理工艺成本较高和生产周期较长，未对冷弯性能进行针对性设计，含有Mo等贵重元素，合金成本高。
可见，现有耐磨钢存在合金成本高、工艺控制复杂、成形性能不适应下游用户越来越高的使用要求等技术难题，因此有必要进行成分工艺设计，提高冷弯成形性能。
发明内容
本发明目的在于一种HB500级高冷弯型耐磨钢及其生产方法，工艺控制简便，不含Nb 等贵重元素，可达D＝5a，180°合格，适用于多种应用环境。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种HB500级高冷弯型耐磨钢，其化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.30％，Si：0～0.08％， Mn：1.0～4.0％，P≤0.015％，S≤0.005％，Als：0.03～0.06％，Ti：0.005～0.03％，Cr：0.4～1.0％， Mo：0～0.3％，其余为Fe及杂质。
上述HB500级高冷弯型耐磨钢的生产方法，包括冶炼、连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取、横切工艺。
按上述方案，加热工艺中，二加和均热末段温度1250～1300℃，二加和均热时间≥70min，总在炉时间控制在≥150min。
按上述方案，粗轧工艺中出口温度1050℃～1110℃，中间坯厚度30mm～50mm。
按上述方案，精轧工艺中开轧温度950℃～1050℃，精轧终轧温度890℃～920℃。
按上述方案，冷却工艺中，采用两段空冷+两段水冷方式进行，出FT7后空冷2～3s至 820～860℃后，采用超高冷速100～300℃0s冷却至600℃～750℃后，再空冷2～10s，之后以冷却速度50～100℃0s冷却至150℃～300℃卷取。
本发明中成分范围及工艺要点设置原因如下：
C是提高材料强度最廉价的元素，随着含碳量增加，硬度、强度提高，但塑韧性和焊接性能降低。综合考虑，C重量百分含量为0.15～0.30％即可；
Si能降低碳在铁素体中的扩散速度，促进铁素体形成，也会恶化表面质量。综合考虑， Si重量百分含量为0.00～0.08％为宜；
Mn显著降低Ar1温度、奥氏体分解速度，提高过冷奥氏体稳定性，促进奥氏体释放应力，增加最终组织中的残奥含量，提高冷弯性能，但Mn含量若太高，会增加回火脆性，导致严重中心偏析，综合考虑，Mn重量百分含量为1.0～4.0％为宜。
Als在钢中可脱氧，降低夹杂物含量，也能起到细化晶粒的作用，综合考虑，Als在0.03～0.06％；
Ti在钢的凝固过程中能与N结合生成稳定的TiN，可强烈阻碍奥氏体晶界迁移，从而细化奥氏体晶粒。综合考虑，Ti重量百分含量为0.005～0.03％为宜；
Cr能提高淬透性，也能提高回火稳定性，降低得到马氏体的冷速，但过高的Cr降低加工性和焊接性，综合考虑，Cr重量百分含量为0.4％～1.0％为宜；
Mo显著抑制贝氏体和铁素体转变，提高淬透性，细化晶粒，提高回火稳定性，综合考虑，Mo重量百分含量为0～0.3％为宜；
P、S是钢中有害的杂质元素，钢中P易在钢中形成偏析，降低钢的韧性和焊接性能，S 易形成塑性硫化物，使钢板产生分层，恶化钢板性能，故P、S含量越低越好，综合考虑，将钢的P、S含量为P≤0.015％，S≤0.005％。
相对于现有技术，本发明有益效果如下：
本发明在加热工艺中二加和均热末段温度1250～1300℃，二加+均热时间≥70min，总在炉时间控制在≥150min。保证合金元素完全固溶及充分奥氏体化，在保证板坯温度均匀的同时，为后期回复和应力释放提供稳定的奥氏体晶粒，有利于转变成马氏体后，提升马氏体的冷弯性能。
冷却是控制板形和性能的关键，空冷的目的在于给予奥氏体和过冷奥氏体充分的释放应力时间，使得转变成马氏体后的应力水平降低，冷弯性能提高。卷取温度如果高于300℃，卷取后冷却速度较慢，钢卷处于回火状态，随着卷取温度提高，板条马氏体转变为回火马氏体、回火索氏体甚至回火屈氏体，强度、硬度将逐步显著降低，无法满足性能要求，卷取温度如果过低，钢卷冷后无法自回火，内应力无法有效消除，钢板内应力不均匀，在折弯成型等应用过程中，极易发生因内应力过大导致的折弯开裂问题。本发明采用150℃～300℃卷取温度，会发生一定的自回火，进一步降低内应力水平，提高冷弯性能，强度和硬度略微下降，但总体不变。
本发明成分工艺设计简单，不含Nb等贵重元素，大大降低了成本。
本发明所得HB500级高冷弯型耐磨钢可达D＝5a，180°合格，冷弯性能优异，适用于多种应用环境。
附图说明
图1：实施例1所得HB500级高冷弯型耐磨钢冷弯实物图。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
具体实施方式提供了一种HB500级高冷弯型耐磨钢，其化学成分按重量百分比为：C： 0.15～0.30％，Si：0～0.08％，Mn：1.0～4.0％，P≤0.015％，S≤0.005％，Als：0.03～0.06％，Ti： 0.005～0.03％，Cr：0.4～1.0％，Mo：0～0.3％，其余为Fe及杂质。
具体实施方式还提供了上述HB500级高冷弯型耐磨钢的生产方法，包括冶炼、连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取、横切工艺；
具体地，加热工艺中，二加和均热末段温度1250～1300℃，二加+均热时间≥70min，总在炉时间控制在≥150min，保证合金元素完全固溶及充分奥氏体化，在保证板坯温度均匀的同时，为后期回复和应力释放提供稳定的奥氏体晶粒，有利于转变成马氏体后，提升马氏体的冷弯性能。
粗轧工艺中，粗轧出口温度1050℃～1110℃，中间坯厚度30mm～50mm。
精轧工艺中，精轧开轧温度950℃～1050℃，精轧终轧温度890℃～920℃。
冷却工艺中，冷却工艺中，采用两段空冷+两段水冷方式进行，出FT7后空冷2～3s至 820～860℃后，采用超高冷速100～300℃0s冷却至600℃～750℃后，再空冷2～10s，之后以冷却速度50～100℃0s冷却至150℃～300℃卷取。
本发明HB500级高冷弯型耐磨钢实施例1-10各化学成分及其重量百分比如表1所示，传统耐磨钢对比例1-2具体各化学成分及其重量百分比也如表1所示。
表1
C0％ Si0％ Mn0％ P0％ S0％ Als0％ Nb0％ Ti0％ Cr0％ Mo0％
实施例1 0.3 0.04 2 0.006 0.005 0.06 — 0.017 0.4 0
实施例2 0.22 0.01 4 0.009 0.002 0.06 — 0.008 0.4 0
实施例3 0.17 0.01 1 0.008 0.005 0.03 — 0.029 0.5 0.1
实施例4 0.3 0.03 1 0.008 0.005 0.05 — 0.013 1 0
实施例5 0.27 0.06 2 0.009 0.002 0.03 — 0.022 0.4 0.3
实施例6 0.23 0 3 0.008 0.005 0.06 — 0.03 0.5 0.3
实施例7 0.2 0.01 4 0.007 0.003 0.06 — 0.018 1 0.2
实施例8 0.27 0 1 0.008 0.005 0.04 — 0.009 0.4 0
实施例9 0.15 0.07 4 0.01 0.003 0.05 — 0.023 0.5 0
实施例10 0.15 0.02 2 0.011 0.004 0.04 — 0.028 0.4 0.3
对比例1 0.16 0.35 1.55 0.01 0.003 0.021 0.02 0.033 0.2 0.6
对比例2 0.27 0.3 1.85 0.009 0.002 0.045 0.031 0.051 0.1 0.45
实施例1-10和对比例1-2中生产工艺特征的具体工艺数据见表2、表3。
表2
表3
根据GB0T228和GB0T231国家标准，测试实施例1-10所得易加工高强钢以及对比例1-2 的性能如表4所示。实施例1所得高冷弯型耐磨钢冷弯实物图见附图1所示。
可见，实施例1-10在强度更高的情况下，冷弯性能更优，而对比例中强度低，冷弯性能仅能满足D＝4a，180°合格，说明实施例冷弯性能更加优异。
表4
实施例 屈服强度0MPa 抗拉强度0MPa A0％ 冷弯性能
实施例1 1358 1622 10.7 D＝5a，180°合格
实施例2 1302 1670 10.8 D＝5a，180°合格
实施例3 1309 1673 10.3 D＝5a，180°合格
实施例4 1355 1649 10.3 D＝5a，180°合格
实施例5 1381 1625 10.8 D＝5a，180°合格
实施例6 1351 1661 10.7 D＝5a，180°合格
实施例7 1312 1653 10.1 D＝5a，180°合格
实施例8 1365 1680 10 D＝5a，180°合格
实施例9 1335 1666 10.9 D＝5a，180°合格
实施例10 1333 1655 10.1 D＝5a，180°合格
对比例1 1250 1450 10 D＝4a，90°合格
对比例2 1211 1430 11.1 D＝4a，90°合格
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种HB500级高冷弯型耐磨钢，其特征在于化学成分按重量百分比为：C：0.15～0.30％，Si：0～0.08％，Mn：1.0～4.0％，P≤0.015％，S≤0.005％，Als：0.03～0.06％，Ti：0.005～0.03％，Cr：0.4～1.0％，Mo：0～0.3％，其余为Fe及杂质；
所述HB500级高冷弯型耐磨钢通过冶炼、连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取、横切工艺制备而来；
其中，加热工艺中，二加和均热末段温度1250～1300℃，二加和均热时间≥70min，总在炉时间控制在≥150min；
粗轧工艺中出口温度1050℃～1110℃，中间坯厚度30mm～50mm；
精轧工艺中开轧温度950℃～1050℃，精轧终轧温度890℃～920℃；
冷却工艺中，采用两段空冷+两段水冷方式进行，出FT7后空冷2～3s至820～860℃后，采用超高冷速100～300℃/s冷却至600℃～750℃后，再空冷2～10s，之后以冷却速度50～100℃/s冷却至150℃～300℃卷取。
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