[發明專利]一種在線淬火生產Nb合金化高強度耐磨鋼板的方法

無效

• 申請號: 201410019067.X
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103789655A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 武會賓;胡日榮;余偉;趙征志;唐荻;蔡慶伍;趙愛民
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C38/32;C21D8/02;C21D1/18
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明屬于耐磨鋼生產技術領域，特別涉及一種通過在線淬火生產Nb合金化NM500耐磨鋼板的方法。

背景技術

耐磨鋼是廣泛應用于各類磨損工況的一類鋼鐵材料，如冶金、礦山、建材、電力、鐵路和軍事等各個領域中，重點部件包括挖掘機斗齒、球磨機襯板、破碎機顎板、軋臼壁和拖拉機履帶板等等。隨著機械設備向著大功率、高速度方向發展，以及機械設備在苛刻工礦下的應用，使得機械零件的磨損越來越嚴重，不僅維修費用增大，而且甚至是整個機械設備喪失功能，發展高級別耐磨鋼是一個重要發展趨勢。

通過增加碳含量及鉬、鎳等貴重合金元素的含量，雖然提高了耐磨鋼的硬度級別，但是對耐磨鋼的焊接性能和低溫韌性容易造成不利的影響，并且提高了生產成本。研究表明，加入少量Nb元素，在細晶強化和析出強化的綜合作用下，能夠同時提高低碳鋼的強度和韌性，同時Nb元素能夠有效地提高淬透性，Nb元素的這些特性對提高耐磨鋼的性能有重要意義。

現有技術中關于耐磨鋼的生產方式介紹，如CN102943213A、CN103114252A、CN103243277A、CN103266269A、公開的成分中主要使用Mo或者Ni元素，而未添加Nb元素。CN102230135A中雖然未使用Mo、Ni元素，但也未加Nb元素。CN102676922A中則采用Mo、Ni、Nb復合添加的成分設計。單獨添加Nb元素的方法比較少見。

綜上，現有耐磨鋼技術并未采用Nb合金化的思路去提高耐磨鋼的性能，而主要添加Mo、Ni等貴重元素，因此生產成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供含Nb耐磨鋼的生產方法，通過合理的成分設計以及軋制和熱處理工藝，獲得低成本、高性能、能耗少的耐磨鋼。

本發明的工藝步驟如下：

一種在線淬火方式生產低成本高強度含Nb耐磨鋼，通過冶煉、澆鑄、軋制、在線淬火和回火的步驟制造，具體制備步驟如下：

1、冶煉和澆鑄：以下化學成分按質量百分比進行熔煉并澆鑄成鑄錠：C：0.25-0.45%，Si：0.2-1.0%，Mn：1-2%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：0.5-1.0%，Ti：0.01-0.03%，B：0.0005-0.002%，Nb：0.02-0.04%，其余為Fe和不可避免的雜質。

2、軋制：對鑄坯進行軋前加熱，加熱溫度為1100-1300℃，加熱時間為1-3小時。采用兩階段控軋，粗軋開軋溫度在1000-1100℃，粗軋累計壓下率不小于40%，精軋開軋溫度為950-1050℃，終軋溫度在800-900℃，其中精軋累計壓下率至少50%。

3、在線淬火：將軋制后的鋼板直接淬火，開冷溫度為800-900℃，終冷溫度低于150℃，冷卻速率不低于20℃/s，然后空冷至室溫。

4、回火：將在線淬火后的鋼析加熱到100-300℃，保溫0.5-2h，然后空冷至室溫，得到Nb合金化NM500耐磨鋼板。

所述耐磨鋼板的力學性能范圍為：抗拉強度1700-2200MPa，斷后伸長率不小于10%，-20℃沖擊功不低于30J，表層布氏硬度不小于HBW520。

所述耐磨鋼使用狀態的組織為：具有細小彌散碳氮化鈮鈦粒子和過渡碳化物分布的回火馬氏體。

精軋后的鋼板厚度為10-20mm。

本發明中，耐磨鋼的化學成分含量及主要作用如下：

碳(C):碳是影響耐磨鋼各項性能的主導元素，也是提高強度最廉價的元素。增加碳含量，能夠顯著提高鋼的強度、硬度以及淬透性，但是碳含量的增加會影響鋼的韌性和焊接性能。因此綜合考慮，本研究中碳含量設定在0.25%-0.45%。

硅(Si):硅對提高鋼的強度、冷加工硬化程度以及抑制碳化物的形成有一定的影響，但是過量的硅使鋼變脆，并且使焊接性能惡化。因此本發明中硅含量在0.2-1.0%之間。

錳(Mn):錳的固溶強化作用對耐磨鋼的強度和硬度很重要的作用，一定量的錳能夠與硫結合，改善鋼的熱加工性能，錳含量過高會引起偏析，因此本發明中，錳含量控制在1-2%之間。

鉻(Cr):鉻能夠顯著提高鋼的淬透性和耐磨性，一定量的鉻元素提高鋼的耐蝕性能，本發明中，鉻含量在Cr：0.5-1.0%之間。

鈦(Ti):鈦元素主要起“固氮護硼”作用，通過鈦元素與氮元素優先形成氮化鈦，保護硼元素。除此之外，鈮鈦復合的細小析出物，有利于提高鋼的強度，本發明中，鈦元素的含量在小于0.03%。