[發明專利]一種高強度耐磨鋼板的熱處理方法

有效

• 申請號: 201110220315.3
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102268520A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 張宇斌;秦潔;李俊生;曹永錄;辛建卿
• 申請（專利權）人: 山西太鋼不銹鋼股份有限公司
• 主分類號: C21D8/02
• 分類號: C21D8/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

技術領域

本發明涉及一種高強度耐磨鋼板的熱處理方法，具體講是一種低合金高強度耐磨鋼板NM360的熱處理方法。

技術背景

高強度耐磨鋼板屬于低合金高強度鋼，具有高強度(或高硬度)、高耐磨性、良好塑韌性及可焊接等特點。在不同磨損條件下，材料的耐磨性主要決定于硬度，耐磨性能隨著材料表面硬度的增加而提高。NM360是指表面布氏硬度HB為360級別的高強度耐磨鋼，產品的屈服強度Rp0.2≥1000MPa、抗拉強度Rm≥1150MPa、延伸率A≥10％，基體強化主要通過“淬火+低溫回火”熱處理后的馬氏體組織強化及沉淀強化來實現，是目前中厚板產品中強度等級較高的一類產品。該類產品主要用于制造推土機或裝載機的鏟刀、自動裝卸礦用車的廂體及煤礦機械刮板運輸機的槽底等。

近年來隨著國家安全生產投入的不斷加大，對高強度(或高硬度)耐磨鋼板需求持續增加。國內煤炭采運、工程機械等行業出于設備加工精度及安全等方面的考慮，對高強度耐磨鋼板的板形質量要求極高，不平度要求≤6mm/m。

耐磨鋼熱處理通常采用“常規淬火+低溫回火”工藝，淬火過程的奧氏體化溫度一般為臨界點Ac3+30℃～50℃，溫度范圍在910～950℃，這樣可獲得均勻細小的馬氏體組織，有利于改善成品的塑、韌性能。采用上述淬火工藝，淬后組織以馬氏體為主，其體積百分比約占總量的98％(剩余約2％為殘余奧氏體)。奧氏體組織與馬氏體組織比容相差較大，淬火過程奧氏體轉變為馬氏體體積發生膨脹，如果淬火過程中淬火機的冷卻功能未能對鋼板實現均勻冷卻，鋼板局部的應力差異，將使鋼板板形發生畸變。耐磨鋼板淬火后的低溫回火溫度一般小于380℃，回火過程僅析出少量與馬氏體母相保持共格關系的ε碳化物，消除鋼板部分內應力，對鋼板板形改善不會起到明顯效果。另高強度耐磨鋼板熱處理后的強度較高，對于不平度＞6mm/m、板形質量達不到要求的鋼板，目前情況下無法通過其它方法，如矯直機的矯直等使鋼板保持平直。因此采用“常規淬火+低溫回火”工藝，針對板形問題，關鍵是解決淬火機淬火過程冷卻水的均勻冷卻問題，其核心是淬火機必須配備有完善的碳鋼淬火高平直度數學控制模型，以精確控制熱處理后板形及性能結果。德國LOI熱工工程有限公司在淬火機設計、制造及數學模型(專家解決方案)的開發方面代表當今世界的最高水平。近年來國內外各中厚板廠圍繞耐磨板生產，其新上馬的熱處理配套設施基本均采用了德國LOI設計制造、具有完善數學控制模型，均勻冷卻能力極高的輥壓式淬火機，生產的鋼板不平度范圍為3--6mm/m。德國LOI設計制造的輥壓式淬火機軟硬件設施配套完善，對不同鋼的淬火熱處理均有相應的專家解決方案(數學控制模型)，確保熱處理后鋼板板形的高平直度要求，淬火機軟件配套自動化程度高，但價格非常昂高。由于淬火工藝涉及溫降、形變、組織轉變等過程，具有多場耦合、非線性、關系復雜等特點。淬火數學模型的建立存在①建模復雜、適應性不強；②相關參數測量困難；③模型邊界條件難以精確確定；④模型求解困難等諸多技術難題，熱處理工藝過程的自動化控制系統開發難度很大。因此，對于國內很多傳統的中厚板廠，其淬火機控制系統往往缺少高強度碳鋼鋼板淬火高平直度數學控制模型，鋼板淬火過程淬火機冷卻水未能實現均勻冷卻，鋼板局部存在較大的應力差異，導致淬火后鋼板不平度一般為13-25mm/m，與用戶要求的不平度≤6mm/m有較大差距。

發明內容

為了克服現有高強度耐磨鋼板熱處理方法的上述不足，本發明提供一種高強度耐磨鋼板熱處理方法，它用輥底式常化爐結合普通輥式淬火機進行淬火與低溫回火熱處理，熱處理后鋼板的不平度達到3-6mm/2m。

本發明一種高強度耐磨鋼板NM360的熱處理方法。該耐磨鋼的化學成分(按質量百分數計)為：

0.16≤C≤0.20；0.20≤Si≤0.70；1.00≤Mn≤2.00；0≤Cr≤0.80；0≤Mo≤0.35；0≤Al≤0.1；0.001≤B≤0.004；

且至少含有Nb、V、Ti中一種元素并滿足Nb+V+Ti≤0.3，余量為Fe與不可避免的雜質。

在既有生產設備條件下，采用“常規淬火+低溫回火”熱處理工藝生產NM360耐磨鋼板，板形質量無法滿足煤炭采運、工程機械等行業的要求，采用本發明的NM360新型熱處理工藝，可有效改善NM360板形，實現良好的板形控制。

本高強度耐磨鋼板的熱處理方法包括下述依次的步驟：

I原始板形控制

熱軋鋼板是采用熱軋工藝控制并結合矯直機5-7道次矯直，保證熱處理前鋼板的原始板形不平度達到2-4mm/2m。

II表面處理