一種非調(diào)質(zhì)的高強耐磨鋼及其生產(chǎn)方法

專利名稱：一種非調(diào)質(zhì)的高強耐磨鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種非調(diào)質(zhì)的高強度耐磨用鋼及其生產(chǎn)技術(shù)方法。
背景技術(shù)：
在科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展的今天，機(jī)械設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度越來越高，許多工件和設(shè)備由于磨損而迅速失效，造成的材料浪費和經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)驚人，耐磨材料的發(fā)展已成為影響現(xiàn)代生產(chǎn)效率的重要因素。耐磨鋼廣泛地應(yīng)用于冶金、礦山、建材、電力、鐵路和軍事等各個部門中，如挖掘機(jī)斗齒、球磨機(jī)襯板、破碎機(jī)顎板、破碎壁、軋白壁、拖拉機(jī)履帶板、 風(fēng)扇磨沖擊板和鐵路道岔等等。目前生產(chǎn)的耐磨鋼綜合性能較低，如較早的高錳耐磨鋼，需要在強烈的沖擊載荷或擠壓載荷下受力表面被加工硬化，硬度提高才具有較好的耐磨性，其使用范圍較窄；一些低合金耐磨鋼因為碳當(dāng)量較高而不利于焊接使用，且大都需要進(jìn)行離線熱處理，存在生產(chǎn)能耗大、生產(chǎn)效率低等問題，如以下幾個專利武漢鋼鐵集團(tuán)公司申請的名為“高抗拉強度的耐沖刷磨蝕鋼及其生產(chǎn)方法”，專利號為CN 101381847A，提供一種抗拉強度為800Mpa左右的耐磨鋼，含有Crl. 0 6. 5%， 使其成本較高；而且其1200°C左右的開軋溫度，導(dǎo)致其奧氏體晶粒過分長大且能源消耗較
^^ ο武漢鋼鐵集團(tuán)公司申請的另一名為“一種超高強度耐磨鋼及其生產(chǎn)方法”，公開號為CN 101250673A的專利，提供一種抗拉強度為1300Mpa左右的耐磨鋼，具有較好的耐磨性，但其需要進(jìn)行950°C淬火+500°C回火的調(diào)質(zhì)工藝，生產(chǎn)能耗大、生產(chǎn)效率低。日本NKK公司發(fā)明的“An abrasion resistant steel”歐洲專利，專利號為EP 0527276，該鋼同時申請了 "Abrasion-resistant steel ” 美國專利，專利號為 US 5403410， 該鋼具有硬度值HB最大為503，抗拉強度約為1230MPa，因此具有優(yōu)異的耐磨性能。但是該專利實施例中HB > 300級別耐磨鋼的碳含量為0. 19 0. 34%，典型成分為0. 30%，將導(dǎo)致鋼材的沖擊韌性和焊接性降低；而且該鋼也采取了離線淬火工藝生產(chǎn)。Armco ^w] ^ ^ "Galling and wear resistant steel alloy" 國專利，專利號為US 4494988，該鋼HRC達(dá)到45左右，具有較好的耐磨性。但該鋼含有較高的合金含量Cr4 6%，Ν 4 6 %，必將提高煉鋼成本；而且該鋼含有0. 07%的P，將導(dǎo)致鋼材的韌性下降，不利于加工和焊接。由以上對比專利可知，目前可用于機(jī)械設(shè)備等構(gòu)件的耐磨鋼存在如下不足1、需要進(jìn)行熱處理，生產(chǎn)工序復(fù)雜，工藝能耗大、成本高、生產(chǎn)節(jié)奏較低；2、含有較高的Cr、Ni等合金元素，生產(chǎn)成本較高；3、碳含量較高，降低鋼的韌性，且不利于焊接。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成分設(shè)計合理、不需離線熱處理、具有高強度、高耐磨性和易焊接性的耐磨鋼板，其抗拉強度達(dá)到1530MI^左右，布氏硬度HB在450左右。技術(shù)方案具體如下本發(fā)明以較低的合金含量、不需熱處理為基本特征，在本發(fā)明中，其化學(xué)成分的含量(Wt% ) :C 0· 18% 0· 23%、Si 0. 51 % 0. 65%、Mn 1. 26% 1. 75%、P 彡 0. 020%, S 彡 0. 010%, Ni 0. 26 0. 55%, Cr 0. 80 1. 10%, Mo 0. 40% 0. 55%, Nb 0. 03% 0. 05 V 0. 04 0. 06 %、TiO. 02 0. 04 %、B 0. 001 % 0. 003 %、Als 0. 005 % 0. 04%，其余為!^e以及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明所以選擇以上合金元素種類及其含量是因為C 是影響低合金耐磨鋼組織性能的關(guān)鍵元素，其變化幅度很大，碳含量不同可獲得硬度和韌性的不同匹配關(guān)系，也是提高鋼材硬度最便宜最直接的元素，但是高碳合金硬度高而韌性不足，也不利于結(jié)構(gòu)件的焊接，低碳合金韌性較高而硬度偏低，本發(fā)明確定最適合的碳含量0. 18% 0. 23% ；Si 硅是煉鋼脫氧的必要元素，具有一定固溶強化的作用。也能抑制第一類回火脆性，改善馬氏體的回火穩(wěn)定性，提高回火溫度，獲得較好性能，本發(fā)明硅的含量范圍為
0.51% 0. 65% ；Mn:錳是提高強度和韌性的主要元素，能顯著提高鋼淬透性的元素，成本十分低廉，是主要添加元素，但Mn過高會使鋼的延展性降低，本發(fā)明的含量限定在1. %
1.75% ；Al 鋁是脫氧元素，可以作為AlN形成元素，有效地細(xì)化晶粒，為了達(dá)到很好的脫氧效果本發(fā)明的Al含量的范圍為0. 005% 0. 04% ；Ni 對鋼的強度貢獻(xiàn)較小，但鋼中添加適當(dāng)?shù)腗能顯著改善鋼的韌性，尤其是能顯著提高鋼的低溫韌性，但含量超過一定值后效果就不再明顯，故本發(fā)明中，M的含量控制在 0. 26% 0. 55% ；Cr能擴(kuò)大鐵素體區(qū)，提高淬火硬化、耐蝕性的優(yōu)點，但過高的Cr對韌性造成損害， 故本發(fā)明中加入Cr含量為0. 80% 1. 10% ；Mo有提高硬度和耐磨性的作用，同時具有不降低鋼的低溫沖擊功的優(yōu)點，但含量過高會導(dǎo)致鋼的脆化，本發(fā)明中的Mo含量為0. 40% 0. 55% ；Nb、V、Ti在鋼中形成碳化物，能提高屈服強度、抗拉強度和硬度，但會使沖擊功下降，所以一般不超過0.1%，本發(fā)明中含量分別為NbO. 03 % 0. 05 %、V0. 04 % 0. 06 %、 TiO. 02% 0. 04% ；B能顯著提高鋼材的淬透性，但會降低鋼材的沖擊功，本發(fā)明的B的含量為 0. 001% 0. 003% ；鋼中雜質(zhì)元素P彡0. 020%，S彡0. 010%，以減少雜質(zhì)元素的有害作用。 以上是添加各種元素的含量范圍以及作用，本發(fā)明生產(chǎn)布氏硬度為430 470的耐磨用鋼所用的生產(chǎn)工藝特征如下 經(jīng)冶煉、澆鑄成所需大小的鋼錠，在中厚板軋機(jī)上進(jìn)行軋制，軋前的加熱溫度控制在1200 1250°C以保證細(xì)小的奧氏體晶粒，保溫90 120分鐘，使奧氏體均勻化的同時起到軋后細(xì)化晶粒的作用。板坯開軋溫度控制在1100 1150°C之間，二階段開軋溫度在 900 950°C，終軋溫度大于等于880°C，即刻入水進(jìn)行快速冷卻，冷卻速度在27 47°C /S， 開冷溫度大于等于850°C，返紅溫度在120 300°C之間。
按上述方案生產(chǎn)的耐磨鋼具有以下有益效果1、不需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)等熱處理工藝， 生產(chǎn)效率高、成本低；2、具有良好的沖擊韌性，且具有良好的焊接性；3、具有較高的強度和硬度，屈服強度波動范圍為1180 1280MPa，抗拉強度波動范圍為1420 1530MPa，布氏硬度為430 450。
具體實施例方式本實施例采取200Kg真空感應(yīng)電爐進(jìn)行冶煉，澆鑄成65Kg的鋼錠，在500mm中厚板試驗軋機(jī)上進(jìn)行軋制，軋前的加熱溫度控制在1220°C，以保證細(xì)小的奧氏體晶粒，保溫 100分鐘，然后出爐進(jìn)行軋制。本發(fā)明的化學(xué)成分及生產(chǎn)工藝，其熔煉成分如表1，本發(fā)明的實際工藝參數(shù)如表 2，本發(fā)明的實物性能檢驗結(jié)果如表3。表1熔煉成分，Wt %
權(quán)利要求
1.一種非調(diào)質(zhì)的高強耐磨鋼，其特征在于其化學(xué)成分的含量按重量百分比為c 0. 18% 0. 23%、Si 0. 51% 0. 65%、Mn 1. 26% 1. 75%、P 彡 0. 020%，S 彡 0. 010%，Ni 0. 26 0. 55%, Cr 0. 80 1. 10%,Mo 0. 40% 0. 55%, Nb 0. 03% 0. 05%, V 0. 04 0. 06%,Ti 0. 02 0. 04%,B 0. 001% 0. 003%,Als 0. 005% 0. 04%，其余為 Fe 以及不可避免的雜質(zhì)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述非調(diào)質(zhì)的高強耐磨鋼生產(chǎn)方法，其特征在于經(jīng)冶煉、澆鑄成鋼錠后進(jìn)行軋制，軋前的加熱溫度控制在1200 1250°C，保溫90 120分鐘，板坯開軋溫度控制在1100 1150°C之間，二階段開軋溫度在900 950°C，終軋溫度大于等于 8800C，即刻入水進(jìn)行快速冷卻，冷卻速度在27 47V /S，開冷溫度大于等于850°C，返紅溫度在120 300°C之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非調(diào)質(zhì)的高強耐磨鋼及其生產(chǎn)方法。其化學(xué)成分的含量按重量百分比為C 0.18％～0.23％、Si 0.51％～0.65％、Mn1.26％～1.75％、P≤0.020％，S≤0.010％，Ni 0.26～0.55％、Cr 0.80～1.10％、Mo 0.40％～0.55％、Nb 0.03％～0.05％、V 0.04～0.06％、Ti0.02～0.04％、B 0.001％～0.003％、Als 0.005％～0.04％，其余為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。其屈服強度波動范圍為1180～1280MPa，抗拉強度波動范圍為1420～1530MPa，布氏硬度為430～450。
文檔編號C22C38/58GK102312174SQ201010215680
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者曹忠孝, 李文斌, 李陽, 楊靜, 王 華, 蘇紅英, 陳軍平, 隋小紅 申請人:鞍鋼股份有限公司