[發明專利]一種高韌性、布氏硬度穩定特厚耐磨鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201510323226.X
• 申請日: 2015-06-14
• 公開（公告）號: CN104962834B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 宋欣;熊科;王豹;顧林豪;李濤;諶鐵強;張國棟;王志勇;龐麗;王根磯;劉印良;白學軍;閆智平;劉海龍;周德光;趙久梁
• 申請（專利權）人: 秦皇島首秦金屬材料有限公司
• 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: 王普玉

技術領域

本發明屬于金屬材料制造技術領域，特別涉及一種高韌性、布氏硬度穩定特厚耐磨鋼及其制備方法，尤其針對60mm-100mm規格特厚耐磨鋼。

背景技術

一般情況下，材料破壞包括斷裂、腐蝕和磨損三種形式。與另外兩種破壞形式相比，磨損很少引起金屬工件災難性的危害，但其造成的經濟損失卻是相當驚人；據初步統計，由磨損造成的經濟損失，美國約150億美元/年。在各類磨損中，磨料磨損又占有重要的地位，占金屬磨損總量中的50％，在冶金礦山、建材、電力、農機、煤炭等行業磨料磨損尤為嚴重。因此，研究和發展用于磨料磨損條件下的耐磨材料，以減少金屬磨損，對國民經濟有重要的意義。

近幾年，我國耐磨鋼技術發展取得了長足進步，舞陽、寶鋼、太鋼等中厚板廠均能夠穩定供應NM400及以下級別的耐磨鋼，部分廠家甚至可生產NM500及以下級別的耐磨鋼。但目前國內使用的NM400以上級別的耐磨鋼還主要依賴進口；年進口量在3～5萬噸之間。

國外耐磨鋼的發展始于20世紀50～60年代，目前主要發達國家均有自己成熟的國家標準、企業標準和系列耐磨鋼產品。如瑞典SSAB的HARDOX系列、德國TKS的XAR系列、德國DILLIDUR的400V、450V、500V、日本JFE的EH系列、日本住友的K400等。

因技術水平及設備能力限制，對于50mm及以下規格厚板，通過采取合理的成分設計，如添加必要的淬透性元素Mn、Cr、Ni、Mo等，在充分發揮自身設備能力的基礎上，可獲得綜合力學性能良好的耐磨鋼；但對于更厚規格的鋼板，如50mm以上規格特厚板，其鋼板淬透性、厚度方向力學性能的均勻性、內部質量的可靠性等均存在一定的問題。

對比專利“CN?101497964A—高硬韌低合金耐磨鋼及其應用”，采用添加較多的合金Cr、Mo、Ni、Cu等，并輔以Nb、B及及稀土Re等，通過高溫淬火+低溫回火，獲得“洛氏硬度HRC＝46～52，V型缺口韌度≤34J/cm2”高硬韌性低合金耐磨鋼；較高的Cr、Mo及B元素的加入，雖然對材料淬透性有利，但對其韌性損害較大。同時，該專利采用較高的淬火溫度，易導致奧氏體晶粒度粗化影響材料韌性，同時因其合金元素多淬透性好，也易導致淬火后材料內部微裂紋的可能性。

對比專利“CN?102618792?A—工程機械用高強度耐磨鋼及其制備方法”，在不添加Mo、Ni的前提下，加入合金Cr及微合金V、B等，通過復雜的冶煉工藝、嚴格的軋制工藝及后續熱熱處理工藝，獲得40mm及以下規格NM400耐磨鋼；對工序過程控制要求嚴格，不具有實際推廣應用的價值；同時，因缺少適量淬透性元素Mo等，其所能達到厚度規格僅40mm。另外，此專利過渡追求低成本，鋼板的內部質量及整體綜合力學性能均難以保證。另外，微合金V主要起到析出強化的作用，且析出強化的溫度一般較高(600℃左右)；但對于采用較低溫回火的耐磨鋼，其成分設計局限性顯而易見。

對比專利“CN?102021492?A—一種低碳低合金耐磨鋼及其生產方法”，綜合添加Mo、Cr、Ni、Nb、V等合金，所能生產的鋼板最大厚度規格僅為40mm，且其終軋溫度偏高，熱處理后其室溫沖擊僅20J左右，不具有良好的沖擊韌性；回火過程中，較長的回火保溫時間，勢必影響實際的生產效率，造成一定的資源浪費。

對比專利“CN?101555574?A—一種高回火抗力耐磨鋼及其制造方法”，亦添加較多的Cr、Mo、V等合金，通過TMCP(+卷取)+回火，生產12mm及以下薄規格鋼板，僅適用于卷板生產。一方面，大量合金的加入，增加了生產成本；另一方面，卷取及再次回火處理后，其硬度指標較低，HV硬度一般在350及以下，且不同規格鋼板之間的硬度值存在波動，不利于生產過程穩定控制。

秦皇島首秦金屬材料有限公司(以下簡稱首秦公司)擁有國內較厚的400mm板坯連鑄機，同時擁有比較先進的4300mm寬厚板生產線，并配有德國LOI公司設計的熱處理生產線，在特厚耐磨鋼領域具有一定的設備優勢。結合首秦公司現有的工裝設備，采用適量的C、并適當添加淬透性元素Mo、Cr、Ni及微合金元素Nb、Ti、B等成分設計，通過控軋控冷及熱處理工藝，獲得高韌性、表面及厚度方向布氏硬度(HBW)穩定且差異小、厚度規格在“60mm-100mm”之間特厚耐磨鋼。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高韌性、布氏硬度穩定特厚耐磨鋼及其制備方法，主要解決耐磨鋼因強度高導致韌性偏低及特厚耐磨鋼厚度方向布氏硬度值不均勻等問題。