[發明專利]一種低屈強比馬氏體-鐵素體-奧氏體復相耐磨鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201711223762.8
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107881417B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 鄧想濤;王昭東;賈曄;王國棟
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/14;C21D8/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發明提供了一種低屈強比馬氏體?鐵素體?奧氏體復相耐磨鋼板及其制造方法。該鋼板造方法為：選取不同的合金成分進行冶煉，連鑄成鋼坯，經過加熱、控軋、控冷、熱處理等工序制造。其特征是：(1)所制造鋼板的組織為馬氏體?鐵素體?奧氏體多相復合組織；(2)所制造鋼板的屈強比較傳統耐磨鋼板大幅度降低，屈強比≤0.75，具有優異的成型性；(3)所制造鋼板的硬度在300～420HB之間，為獲得良好的耐磨性能提供保障；(4)耐磨性能優異，本發明獲得耐磨鋼板與相同硬度單一馬氏體耐磨鋼板相比耐磨性能提高1倍以上。上述鋼板具有良好的焊接性能和更高的低溫沖擊韌性，特別適用于混泥土攪拌罐滾筒、自卸車車廂和航道疏浚用管道等設備或零部件的制造。

技術領域

本發明屬于低合金化鋼制造領域，具體涉及一種低屈強比馬氏體-鐵素體-奧氏體多相復合組織耐磨鋼板及其制備方法。

背景技術

耐磨鋼板被廣泛應用于礦山機械、工程機械、水泥化工機械和冶金機械等裝備的制造，該類裝備的工作環境一般非常惡劣，要求鋼板不但具有極高的強度和硬度，而且要求具有一定的低溫沖擊韌性，在部分工程機械等特殊部件使用時，還要求鋼板具有優異的焊接性能和冷彎成型性能。為了保證鋼板具有較高的抗磨損性能，該類鋼板的硬度和強度一般都非常高，其中布氏硬度常常要求≥300HB，抗拉強度要求≥1000MPa，從而使得該類鋼板的低溫沖擊韌性、冷彎成型性能難以保證。目前，在現有比較常用的耐磨鋼中，其基體組織均為板條馬氏體，該類組織雖然可以使鋼板獲得極高的強度和硬度，保證了耐磨性能，但是由于馬氏體本身具有極高脆性的特點，使得得到的鋼板的低溫韌性和成型性較差，尤其是高級別的鋼板無法應用于成型性要求極高裝備零部件如混泥土攪拌罐滾筒和航道疏浚用的耐磨管道等耐磨部件使用。在較硬的馬氏體基體上引入鐵素體和亞穩奧氏體復合相對軟相的方法，不但可以大幅度的增加鋼板的韌塑性，而且還可以在相同的硬度條件下獲得更優異的耐磨性能，同時還可以大幅度的降低鋼板的內應力。

發明內容

本發明的目的是獲得布氏硬度在300～420HB之間的低屈強比馬氏體-鐵素體-奧氏體復相耐磨鋼板，使其具有較高硬度和耐磨性的同時還具有較低的屈強比以及良好的低溫韌性和成型性能，以利于在混泥土攪拌罐滾筒、自卸車車廂和航道疏浚用管道等設備或零部件的制造。

本發明提出了一種低屈強比馬氏體-鐵素體-奧氏體復相耐磨鋼板，選取鋼坯化學成分按質量百分比計包括：C 0.20～0.25％，Si 0.80～1.20％，Mn 1.50～2.00％，Al 0.30～0.50％，P≤0.014％，S≤0.004％，Ti 0.010～0.040％，B 0.0008～0.004％，N≤0.0050％，H≤1.5ppm，Ca 0.0010～0.0030％，其中Ca/S＝0.5～1.5，余量為Fe。

本發明的主要化學成分的選擇和控制理由如下：

C：碳元素是鋼板獲得高的強度和硬度的關鍵元素。對于要獲得布氏硬度達到300～420HB的鋼板而言，碳是最重要的元素，碳元素可以顯著提高鋼板的位錯密度和淬透性。但由于碳元素的增加，會增加冶煉難度，增加鑄坯出現裂紋的幾率；同時，高碳含量時還會顯著的降低鋼板塑性和焊接性能。所以如果鋼板既要獲得高硬度和一定的韌性，又要考慮冶煉時的控制難度，綜合考慮，對于本發明而言，優選地，碳含量為0.20～0.25％。

Si：鋼中加入硅元素能夠提高鋼質純凈度和脫氧。硅在鋼中起固溶強化作用，其在奧氏體中的溶解度較大，提高硅含量有利于提高鋼的強度和硬度，且能提高奧氏體的穩定性，同時，硅元素為非碳化物形成元素，在碳化物中的溶解度較低，在熱處理等溫和低溫回火過程中能夠強烈抑制滲碳體的形成，從而使未轉變的奧氏體富碳，提高奧氏體的穩定性，使其保留到室溫。但硅元素的含量過高會導致鋼的韌性下降，且高硅含量的鋼板加熱時的氧化皮粘度較大，出爐后除鱗困難，導致軋后鋼板表面紅色氧化皮嚴重、表面質量較差。此外，較高硅元素加入還不利于鋼板的焊接性能。在本發明中，為了保證獲得一定量的亞穩奧氏體組織，并考慮鋼板的其他性能，綜合考慮硅元素各方面的影響，本發明硅含量為0.80～1.20％。