[發(fā)明專利]一種低合金超高強(qiáng)度工程機(jī)械用耐磨鋼及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210495281.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN102943213A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐廣波;孫浩源;劉爽;劉正東;程杰鋒;李權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號(hào): C22C38/38
• 分類號(hào): C22C38/38;C22C38/32;C21D8/02
• 代理公司: 北京中安信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11248
• 代理人: 張小娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鐵基合金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低合金超高強(qiáng)度工程機(jī)械用耐磨鋼及其制備方法。

背景技術(shù)

工程機(jī)械是礦山開采和各類工程施工用設(shè)備（如鉆機(jī)、電鏟、電動(dòng)輪翻斗車、挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、各類起重機(jī)及煤礦液壓支架等）的總稱。在工程機(jī)械產(chǎn)品成本構(gòu)成中，鋼材的成本是最重要的部分，全部鋼材占總成本的約30%。用于工程機(jī)械地鋼材一般要求高強(qiáng)度以及高耐磨性能。

低合金超高強(qiáng)度鋼是在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要合金元素是錳、鉻、硅、鎳、鋁、釩等，其合金元素總量不超過5%，碳含量一般在0.27-0.50%。在鋼中加入少量的多種合金元素，使鋼固溶強(qiáng)化并提高鋼的淬透性與馬氏體回火穩(wěn)定性。應(yīng)用比較廣泛的是美國(guó)的AISI4349和4130等低合金超高強(qiáng)度鋼。而國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛的主要是瑞典奧克隆德的HARDOX系列、日本JFE的JFE-EH系列耐磨鋼及高錳鋼等。

AISI4349、HARDOX系列等鋼都是通過改進(jìn)冶煉工藝、開發(fā)超細(xì)晶技術(shù)來提高鋼的純度和強(qiáng)度，使成本大幅度增加，目前，AISI4349的價(jià)格為18000元/噸，12mm厚的HARDOX400鋼板價(jià)格為19000元/噸左右。這些鋼在工程應(yīng)用中容易磨損，尤其是接觸巖石、礦料等受摩擦、撞擊、沖刷的結(jié)構(gòu)，因更換頻繁而使用戶成本增加。

隨著工程機(jī)械向高參數(shù)化、大型化、輕量化發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械構(gòu)件材料的強(qiáng)韌性、耐磨性和焊接性的要求更為突出。從而促進(jìn)了工程機(jī)械用鋼的開發(fā)和生產(chǎn)不斷向更高強(qiáng)度級(jí)別、更優(yōu)的綜合性能方向發(fā)展。因此，開發(fā)一種綜合性能良好、成本低廉的低合金超高強(qiáng)度工程機(jī)械用耐磨鋼對(duì)于工程機(jī)械地發(fā)展具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種低合金超高強(qiáng)度工程機(jī)械用耐磨鋼及其制備方法，通過將合理的化學(xué)成分和軋制工藝相結(jié)合，獲得的耐磨鋼具有合金元素含量低、強(qiáng)度高、韌性好、成本低、耐磨性好等特點(diǎn)，適用于工程機(jī)械、礦山設(shè)備及水泥設(shè)備等。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種低合金超高強(qiáng)度工程機(jī)械用耐磨鋼，通過配料、冶煉、澆注、軋制和熱處理的步驟制造，其中，所述耐磨鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：C：0.20～0.40%，Si：0.40～0.90%，Mn：0.8～2.0%，Cr：1.00～2.50%，Mo：0.30～0.60%，V：≤0.08%，Ti：≤0.04%，S：≤0.004%，P：0.004～0.008%，B：≤0.002%，N：0.002～0.005%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；

其中所述軋制步驟是采用至少兩步大變形軋制，每步壓下量為30-59%。

所述耐磨鋼的力學(xué)性能范圍為：抗拉強(qiáng)度R_m為1700～2000MPa；屈服強(qiáng)度R_p0.2為1390～1600MPa；斷后伸長(zhǎng)率A₅不小于9%；斷面收縮率Z不小于38%；在24℃時(shí)的縱向沖擊功A_kv2不小于21J；在-40℃時(shí)的縱向沖擊功A_kv2不小于21J；洛氏硬度值HRC不小于40；布氏硬度值HBW不小于450。

所述耐磨鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：C：0.33～0.34%，Si：0.47～0.78%，Mn：1.57～1.61%，Cr：1.24～2.18%，Mo：0.44～0.45%，V：0.048～0.073%，Ti：0.019～0.026%，S：≤0.004%，P：0.004～0.008%，B：≤0.002%，N：0.002～0.005%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

所述的耐磨鋼的使用狀態(tài)的金相組織為：具有釩鈦碳氮化物和微小碳化物析出粒子的回火馬氏體組織。

一種低合金超高強(qiáng)度工程機(jī)械用耐磨鋼的制造方法，該制造方法包括配料、冶煉、澆注、軋制和熱處理步驟，其中，

（1）配料：以下化學(xué)成分按質(zhì)量百分比配料：C：0.20～0.40%、Si：0.40～0.90%、Mn：0.8～2.0%、Cr：1.00～2.50%、Mo：0.30～0.60%、V：≤0.08%、Ti：≤0.04%、S：≤0.004%、P：0.004～0.008%、B：≤0.002%、N：0.002～0.005%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；

（2）澆注：將澆注成的板坯加熱至1230℃～1300℃并保溫1～2.5小時(shí)；