[發明專利]一種耐磨鋼及其熱處理方法

無效

• 申請號: 201110180342.2
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102851612A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 李文斌;趙坦;李廣龍;原思宇;高冰;費靜;吳萌
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C22C38/50;C21D1/18;C21D8/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，尤其涉及一種耐磨鋼及其熱處理方法。

背景技術

在科學技術和現代工業高速發展的今天，機械設備的運轉速度越來越高，許多工件和設備由于磨損而迅速失效，造成的材料浪費，經濟損失相當驚人。耐磨材料的發展已成為影響現代生產效率的重要因素，耐磨鋼廣泛地應用于冶金、礦山、建材、電力、鐵路和軍事等各個部門中，如挖掘機斗齒、球磨機襯板、破碎機顎板、破碎壁、軋臼壁、拖拉機履帶板、風扇磨沖擊板和鐵路道岔等等。

目前生產的耐磨鋼綜合性能比較低，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，使用范圍較窄；一些低合金耐磨鋼因為碳當量較高而不利于焊接使用，且大都需要進行離線熱處理，存在生產能耗大、生產效率低等問題。

現有專利技術CN?101381847A“高抗拉強度的耐沖刷磨蝕鋼及其生產方法”，提供了一種抗拉強度為800Mpa左右的耐磨鋼，其含有Cr1.0～6.5％，成本較高；而且其1200℃左右的開軋溫度，導致其奧氏體晶粒過分長大且能源消耗較多。

現有專利技術CN?101250673A“一種超高強度耐磨鋼及其生產方法”，提供了一種抗拉強度為1300Mpa左右的耐磨鋼，具有較好的耐磨性，但其需要進行950℃淬火+500℃回火的調質工藝，同樣存在生產能耗大、生產效率低的問題。

日本NKK公司發明的EP?0527276“An?abrasion?resistant?steel”，該鋼具有硬度值HB最大為503，抗拉強度約為1230MPa，因此具有優異的耐磨性能，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％，將導致鋼材的沖擊韌性和焊接性降低，而且該鋼也采取離線淬火工藝生產。

美國Armco公司發明的US?4494988“Galling?and?wear?resistant?steel?alloy”，該鋼HRC達到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％，Ni4～6％，必將提高煉鋼成本；而且該鋼含有0.07％的P，將導致鋼材的韌性下降，不利于加工和焊接。

由以上現有對比技術可知，目前可用于機械設備等構件的耐磨鋼存在如下不足：1)碳、鉻含量較高，降低鋼的韌性，且不利于焊接；2)含有較高的Cr、Mo等合金元素，生產成本較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種耐磨鋼及其熱處理方法，克服現有技術的不足，成分設計合理，經離線熱處理后屈服強度≥1050Mpa、抗拉強度≥1220Mpa、布氏硬度HB＞360。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種耐磨鋼，其特征在于，其化學成分的含量按重量百分比為：C0.14～0.16％、Si0.36～0.49％、Mn1.06～1.24％、P≤0.020％，S≤0.010％，Ni0.26～0.34％、Cr0.41～0.49％、Mo0.31～0.39％、Nb0.03～0.05％、V0.04～0.06％、Ti0.01～0.025％、B≤0.003％、Als0.005～0.04％，其余為Fe以及不可避免的雜質。

上述合金元素種類中，C是影響低合金耐磨鋼組織性能的關鍵元素，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會造成韌性不足，且不利于結構件的焊接，低碳合金韌性較高而硬度偏低；Si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定性，提高回火溫度，獲得較好性能；Mn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；Al是脫氧元素，可以作為AlN形成元素，有效地細化晶粒，達到很好的脫氧效果；Ni對鋼的強度貢獻較小，但鋼中添加適當的Ni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；Cr能擴大鐵素體區，提高淬火硬化、耐蝕性的優點，但過高的Cr對韌性造成損害；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點，但含量過高會導致鋼的脆化；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，所以一般總和不超過0.1％；B能顯著提高鋼材的淬透性，但會降低鋼材的沖擊功；鋼中雜質元素P≤0.020％，S≤0.010％，以減少雜質元素的有害作用。