[發明專利]一種超硬粒子增強型馬氏體耐磨鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201410742793.4
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104357758A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 孫新軍;梁小凱;李昭東;雍岐龍
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院;中聯先進鋼鐵材料技術有限責任公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C21D8/02
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于合金鋼技術領域，特別是提供了一種超硬粒子增強型馬氏體耐磨鋼板及其制造方法，是一種具有優異耐磨性和加工性能的超硬粒子增強型馬氏體耐磨鋼。

背景技術

耐磨鋼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、建筑、農業、水泥生產、港口、電力以及冶金等機械產品上，如刮板運輸機、轉載機、挖掘機、自卸車及各種礦山機械等。傳統低合金耐磨鋼的組織通常選擇單相馬氏體，提高其耐磨性的主要方法是提高鋼中碳含量和淬火馬氏體的硬度，據此開發出布氏硬度HB360～600不同級別耐磨鋼。然而，隨著硬度的增加，鋼的加工性和焊接性將嚴重惡化，難以滿足裝備制造相關要求。如何在不提高硬度的前提下大幅改善鋼的耐磨性，成為當前冶金和耐磨行業亟待解決的關鍵技術難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超硬粒子增強型馬氏體耐磨鋼板及其制造方法，解決了現有高硬度耐磨鋼焊接性能及加工性能差、難以滿足設備制造要求的難題，本發明提供一種的鋼板耐磨性可達相同硬度傳統馬氏體耐磨鋼的1.5倍。超硬粒子選擇硬度HV≥3000的TiC析出相，析出相平均尺寸約為1μm，體積分數為0.5-1.5％。這些超硬TiC粒子提高耐磨性原理是：阻止磨粒磨損犁溝的通過，或者破碎磨粒、鈍化磨粒尖角，顯著減輕基體的磨損失重。

本發明的耐磨鋼板化學組成按重量百分含量(wt.％)為C：0.20-0.40；Mn：0.50-1.00；Si：0.30-0.60；Cr：0.50-0.80；Ni：0.40-0.60；Mo：0.30-0.40；Ti：0.40-0.80；Cu：0.30-0.50；B:0.0005-0.003；S≤0.005；P≤0.015；余量為Fe和不可避免的雜質元素。

本發明各元素的作用及配比依據如下：

碳：提高鋼的淬透性，具有強烈的固溶強化作用，顯著提高馬氏體鋼的強度和硬度；適當含量的碳與鈦結合形成微米級TiC粒子，可顯著改善耐磨性。本發明鋼控制碳含量為0.20-0.40％，碳含量低于0.20wt.％，難以形成足夠體積分數的TiC粒子，且鋼的淬透性和硬度都較低，碳含量高于0.40wt.％，則鋼的韌塑性、加工性和焊接性惡化。

硅：鋼中脫氧元素之一，同時具有一定的固溶強化作用，但過量的硅對鋼的韌性及焊接性能不利。綜合上述考慮，本發明鋼硅含量范圍為0.30-0.60wt.％。

錳：明顯提高鋼的淬透性，同時具有一定的固溶強化作用。但錳含量較高時，其在鑄坯中的偏析傾向增加，鋼的回火脆性敏感性增大，另外對焊接性能不利。本發明鋼錳含量范圍為0.50-1.00wt.％。

鈦：作為強碳化物形成元素，與碳結合形成硬度HV大于3000的超硬粒子TiC，顯著改善鋼的耐磨性。本發明控制鈦含量0.40-0.80wt.％，所形成的TiC粒子體積分數約為0.5-1.5％，平均粒度約為1μm。過多的TiC粒子惡化材料的塑性及韌性，過少的粒子不能有效提高材料的耐磨性。

采用強碳化物形成元素Ti，含量在0.40-0.80％范圍能有效提高材料的耐磨性，同時材料加工性和焊接性優良，能夠滿足相關設備制造要求。

鉬：顯著提高鋼的淬透性，降低回火脆性，提高鋼的耐延遲斷裂性能。同時，鉬可溶入TiC形成(TiMo)C，提高TiC顆粒的體積分數。本發明控制鉬含量范圍為0.30-0.40wt.％。

鉻：提高鋼的淬透性和耐腐蝕磨損性能，但過高的鉻降低加工性和焊接性，本發明控制鉻含量范圍為0.50-0.80wt.％。

鎳：提高鋼的淬透性，顯著改善低溫韌性，提高鋼的耐蝕性能。本發明控制鎳含量范圍為0.40-0.60wt.％。

銅：提高鋼的淬透性和耐腐蝕性能，在腐蝕磨損環境下可明顯提高耐磨性。本發明鋼控制銅含量范圍為0.30-0.50wt.％。

硼：強烈偏聚于奧氏體晶界及其它晶體缺陷處，加入微量硼即可顯著提高淬透性，但硼含量超過0.003wt.％后上述作用飽和，而且還可能形成各種對熱加工性能和韌性不利的含硼析出相，因此硼含量應控制在0.0005-0.003wt.％范圍內。

磷、硫作為雜質元素嚴重損害鋼的韌塑性，含量分別控制在S≤0.005wt.％，P≤0.015wt.％。

本發明耐磨鋼板的制造方法，工藝依次包括：轉爐或電爐冶煉、爐外精煉、板坯連鑄(模鑄)、加熱、控制軋制、控制冷卻、熱處理；在工藝中控制的技術參數如下：