[發明專利]一種高強度高韌性耐磨鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201210269896.4
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102747280A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 李紅斌;姚連登;苗雨川
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C38/38;C22C38/32;C21D8/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳長會;金惠淑

技術領域

本發明涉及耐磨鋼，特別是涉及一種低合金易焊接高強度高韌性耐磨鋼板及其制造方法。

背景技術

耐磨鋼板廣泛應用于工作條件特別惡劣，要求高強度，高耐磨性能的工程、采礦、農業、水泥生產、港口、電力以及冶金等機械產品上。如推土機，裝載機，挖掘機，自卸車及抓斗、堆取料機、輸料彎曲結構等。

近幾十年來，耐磨鋼的開發與應用發展很快，一般增加碳含量并加入適量的微量元素，如鉻、鉬、鎳、釩、鎢、鈷、硼和鈦等，充分利用析出強化、細晶強化、相變強化和位錯強化等不同強化方式提高耐磨鋼的力學性能。大多數耐磨鋼為中碳、中高碳和高碳鋼，碳含量增加會導致鋼的韌性下降，且過高的碳嚴重惡化了鋼的焊接性能，另外，增加合金含量會導致成本提高和焊接性能下降，這些缺點制約了耐磨鋼的進一步發展。

材料的耐磨性主要取決于其硬度，而韌性對材料的耐磨性也有著非常重要的影響。單單提高材料的硬度并不能保證材料在復雜工況下具有較佳的耐磨性和較長的使用壽命。通過調整成分與熱處理工藝，控制低合金耐磨鋼硬度和韌性的合理匹配，得到優良的綜合機械性能，使其滿足不同磨損工況的需要。

焊接可以解決各種鋼材的連接，是十分重要的加工工藝，在工程應用中具有十分重要的作用。焊接冷裂紋是最常出現的焊接工藝缺陷，尤其是當焊接高強度鋼時，冷裂紋出現的傾向很大。為防止冷裂紋產生，通常是焊前預熱、焊后熱處理，造成了焊接工藝的復雜性，特殊情況下的不可操作性，危及焊接結構的安全可靠性。對于高強度、高硬度的耐磨鋼板，焊接問題尤為明顯。

CN1140205A公開了一種中碳中合金耐磨鋼，其碳及合金元素(Cr、Mo等)含量均遠高于本發明，這必然導致焊接性能與機械加工性能較差。

CN1865481A公開了一種貝氏體耐磨鋼，與本發明相比，其碳及合金元素(Si、Mn、Cr、Mo等)含量均較高，焊接性能、力學性能均較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種低合金易焊接高強高韌耐磨鋼板，在添加微量合金元素基礎上實現高強度、高硬度和高韌性的匹配，極易焊接、具有良好的機械加工性能，十分有益于工程上的廣泛應用。

為實現上述目的，本發明的低合金易焊接高強高韌耐磨鋼板的化學成分重量百分比含量為C：0.08-0.21％、Si：0.15-0.45％、Mn：1.10-1.80％、P：≤0.015％、S：≤0.010％、Nb：0.010-0.040％、Al：0.010-0.080％、B：0.0006-0.0014％、Ti：0.005-0.050％、Ca：0.0010-0.0080％、V≤0.080％、Cr≤0.60％、N≤0.0080％、O≤0.0060％、H≤0.0004％，且滿足：0.025％≤Nb+Ti≤0.080％，0.030％≤Al+Ti≤0.12％，余量為Fe和不可避免的雜質。

本發明耐磨鋼的顯微組織主要為馬氏體和殘余奧氏體，其中殘余奧氏體體積分數≤5％。

本發明的另一個目的在于提供該低合金易焊接高強高韌耐磨鋼板的制造方法，該方法依次包括冶煉、鑄造、加熱、軋制和軋后直接冷卻等步驟。其中加熱步驟中，加熱到溫度為1000-1200℃；軋制步驟中，開軋溫度：950-1150℃，終軋溫度：800-950℃；軋后直接冷卻步驟中，采用水冷，停冷溫度：室溫至300℃。

材料的化學成分對焊接性能有著重要的影響。碳和合金元素對鋼的焊接的影響可用碳當量來表示，通過對鋼的碳當量的估算，可以初步衡量低合金高強度鋼冷裂敏感性的高低，碳當量越低，焊接性越好，反之，則焊接性越差，這對焊接工藝條件如預熱、焊后熱處理、線能量等的確定具有重要的指導作用。國際焊接協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生焊接裂紋，而焊接性差的鋼容易產生裂紋，為了避免裂紋的產生，在焊接前對鋼進行預熱，焊接性越好，則所需的預熱溫度越低，甚至不預熱，反之則需要較高的預熱溫度。