[發(fā)明專利]HB400級耐磨鋼板及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910045279.4
• 申請日: 2009-01-14
• 公開（公告）號: CN101775543A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚連登;趙小婷;李紅斌;趙四新
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/16
• 分類號: C22C38/16;C22C33/04;C21D1/18;C21D8/02
• 代理公司: 上海東信專利商標事務(wù)所 31228
• 代理人: 楊丹莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金類耐磨鋼板，尤其屬于耐磨鋼板及其制造工藝。

背景技術(shù)

礦石和工業(yè)產(chǎn)品的運輸裝備，運輸機械和挖掘機械的易磨損部件需要性能優(yōu)良的耐磨鋼板。材料的耐磨性主要取決于其硬度。較高的硬度可以提供良好的抗磨損性能。改善合金鋼材料的摩擦磨損性能常用的方法有兩種：通過表面滲入微量元素強化，如滲碳形成滲碳層，提高表面硬度和耐磨損性能；調(diào)整合金鋼中的合金元素成分，增加碳含量并加入適量的微量元素如Ni、Mo、V和Co等元素，充分利用析出強化，細晶強化和相變強化、位錯強化等不同強化方式提高鋼的硬度。表面滲入微量元素強化雖然對材料表層局部性能有較大改善，工藝成熟且經(jīng)濟有效，但表層脆性較高，存在高密度的缺陷，內(nèi)應(yīng)力較高，涂層和基體結(jié)合強度低，限制了這種工藝在某些場合的應(yīng)用。例如其不能解決切削刀刃、礦山機械的挖掘頭的耐磨性等問題。通過調(diào)整優(yōu)化鋼的成分和工藝可以獲得有良好耐磨性能的合金鋼。碳含量對鋼的性能影響很大。隨著碳含量的增加，淬火形成的馬氏體HCP晶格的晶格常數(shù)增大，淬火后的組織硬度增加。但是碳含量增加會導(dǎo)致鋼的韌性下降，且過高的碳嚴重惡化了鋼的焊接性能，限制了硬質(zhì)高碳合金鋼的使用范圍。鉻能顯著改善鋼的抗氧化作用，提高淬透性，增加抗腐蝕能力，提高耐磨性；鎳可以細化晶粒，通過細晶強化同時提高低合金鋼的韌性和塑性；鉬是鐵素體形成元素，能促進馬氏體形成，增加鋼的淬透性并提高碳化物的穩(wěn)定性；稀土元素能改善合金鋼的鑄態(tài)組織、細化晶粒和凈化鋼液。鋼中添加的較多合金元素會增加鋼的制造成本，降低了其作為工業(yè)產(chǎn)品的實際應(yīng)用性能。

焊接冷裂紋是最常出現(xiàn)的焊接工藝缺陷。為防止冷裂紋產(chǎn)生，通常是焊前預(yù)熱、焊后熱處理，造成了焊接工藝的復(fù)雜性，特殊情況下的不可操作性，危及焊接結(jié)構(gòu)的安全可靠性。對于強度很高的耐磨鋼板，焊接問題尤為明顯。我國北方地區(qū)冬季室外溫度較低，焊接部位很容易形成裂紋，導(dǎo)致整個工件失效。碳和合金元素對鋼的焊接的影響可用碳當量來表示。國際焊接協(xié)會確認的碳當量的公式為：

Ceq＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

低焊接裂紋敏感性鋼板的焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm可按下式確定：

Pcm＝C+Si/30+Ni/60+(Mn+Cr+Cu)/20+Mo/15+V/10+5B

焊接裂紋敏感性指數(shù)Pcm是反映鋼的焊接冷裂紋傾向的判定指標，Pcm越低，焊接性越好，反之，則焊接性越差。焊接性好是指焊接時不易產(chǎn)生焊接裂紋，而焊接性差的鋼容易產(chǎn)生裂紋，為了避免裂紋的產(chǎn)生，必須在焊接前對鋼進行預(yù)熱，焊接性越好，則所需的預(yù)熱溫度越低，反之則需要較高的預(yù)熱溫度。根據(jù)中華人民共和國黑色冶金行業(yè)標準YB/T?4137-2005規(guī)定，屈服強度800MPa以上級的鋼種，Pcm值需低于0.28％。研發(fā)低成本且工藝簡單的易焊接合金耐磨鋼是社會經(jīng)濟和鋼鐵工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

從鋼種成本角度分析，中國專利公開號CN1109919、CN1614069、CN1132264、CN1385549、CN1140205、CN1865481和CN1132263中都添加了較多的合金元素，中國專利公開號CN1189542專利中涉及的類似C-Si-Mn-B體系中，C含量為0.35～0.60wt％，Mn含量為2.00～3.50wt％，增加了鋼的生產(chǎn)成本。

從焊接性能分析，中國專利公開號CN1189542、CN1865481、美國專利公開號US3761320專利所涉及耐磨鋼種的碳當量Ceq小于1.00，其余鋼種的Ceq均大于或等于1.00。中國專利公開號CN1099810所涉及鋼種的Ceq達到了2.85。上述專利焊接性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是通過提供一種HB400級耐磨鋼板及其制造方法，通過添加一些廉價的合金元素，從而降低其生產(chǎn)成本；其碳當量Ceq值≤0.45，具有良好的焊接性能。

本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為：一種HB400級耐磨鋼板，其化學(xué)成分的重量百分配比為：C：0.05～0.15wt％，Si：0.4～1.4wt％，Mn：0.5～2.0wt％，P：＜0.012wt％，S：＜0.003wt％，Mo：0～0.5％，Nb：0.01～0.08％，Cu：0.20～1.0％，Co：0～1.0％，B：0.0010～0.0025wt％，Al：0.02～0.04wt％，Ti：0.004～0.030wt％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)；其中Mo和Nb含量應(yīng)滿足：0.023C+0.059Ti+1.71B≤Mo+Nb≤2.574C+0.62Mn+10.36Ti+2.11B。