[發明專利]TiC顆粒強化鐵素體/貝氏體基耐磨鋼板及制造方法

有效

• 申請號: 201711376857.3
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108118257B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 孫新軍;梁小凱;雍岐龍;賈書君;劉清友;劉羅錦
• 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: C22C38/14
• 分類號: C22C38/14;C22C38/12;C22C38/02;C22C38/04;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

一種TiC顆粒強化鐵素體/貝氏體基耐磨鋼板及制造方法，屬于合金鋼技術領域。該耐磨鋼板化學組成按重量百分含量為Mn：0?2.0；Si：0.30?0.60；Mo：0?1.0；S≤0.030；P≤0.030；C含量滿足C≈0.07+Ti/4；余量為Fe和不可避免的雜質元素。該鋼種的制造方法是：轉爐或電爐冶煉、爐外精煉、板坯連鑄、熱連軋、層流冷卻及卷取。該耐磨鋼的基體組織主要為鐵素體/貝氏體，均勻分布體積分數0.5?3％的微米級TiC顆粒，屈服強度500?600MPa,抗拉強度600?700MPa以上，材料室溫沖擊功可以達到Ak_v80J/cm²以上，磨粒磨損性能與NM360相當。

技術領域

本發明屬于合金鋼技術領域，特別是提供了一種TiC顆粒強化鐵素體/貝氏體基耐磨鋼板及制造方法，這種材料強度與傳統鐵素體基低合金鋼相當，因此彎曲性能及成型性能優良，同時由于基體上均勻分布微米級的超硬顆粒質點，其耐磨性能能夠達到傳統馬氏體鋼的水平，可以應用于對成型性能及耐磨性能都有很高要求的工件，例如自卸車車斗、攪拌罐等，是一種加工性能及彎曲性能良好、成本低廉且具有優異耐磨性的鋼種。

背景技術

在冶金、建材等工業行業中，物料的攪拌、運輸等，都要使用大量的耐磨鋼工件，承受著不同程度的磨損和沖擊，導致耐磨鋼工件的使用壽命較短，更換頻繁，耗費量極大。而部分工件形狀復雜，制備過程需要經過彎曲成型。提高材料的硬度有利于提高材料的耐磨性能；但是，硬度越高的材料，成型越困難。因此有必要開發一種兼具成型性能和耐磨性能的材料，強度或硬度較低而耐磨性較高。目前主流產品是采用屈服強度500MPa級別的熱軋鋼卷，基體為鐵素體/貝氏體；由于硬度較低，使用壽命較低。而使用屈服強度1000MPa(即NM360)以上的馬氏體耐磨鋼，彎曲及加工性能較差，成型效率很低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種TiC顆粒強化鐵素體/貝氏體基耐磨鋼及其制造方法，生產工藝簡單，價格低廉，產品組織及性能均勻性良好，基體組織主要為鐵素體或貝氏體，采用超硬粒子TiC增強材料耐磨性，析出相平均尺寸約為1～3μm，體積分數為0.5～3％。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。

本發明提供的鐵素體/貝氏體基耐磨鋼板，屈服強度500MPa左右，彎曲成型性能可以與傳統500MPa級低合金鐵素體鋼/貝氏體鋼相當，同時由于采用超硬質點TiC(顯微硬度HV3000以上)進行強化，耐磨性能可以達到NM360的水平。采用這種材料，兼具了成型性能和耐磨性能，而且生產工藝簡單，價格低廉，可以廣泛適用于自卸車車斗、攪拌罐用鋼等。

本發明的耐磨鋼板化學組成按重量百分含量(wt.％)為Mn：0-2；Si：0.30-0.60；Ti：0.4-0.8；Mo：0-1.0；S≤0.030；P≤0.030；C含量滿足C≈0.07+Ti/4；余量為Fe和不可避免的雜質元素。

該耐磨鋼的基體組織主要為鐵素體/貝氏體，均勻分布體積分數0.5～3％的微米級TiC顆粒，屈服強度500～600MPa,材料室溫沖擊功可以達到Ak_v80J/cm²以上，產品組織及性能均勻性良好。

本發明各元素的作用及配比依據如下：

碳：具有強烈的固溶強化作用。碳含量較低，產品硬度不足；碳含量過高，產品硬度較高，彎曲成型性能較差。同時，碳與鈦結合形成微米級TiC粒子，可顯著改善耐磨性。由于TiC的溶解度較小，因此TiC在高溫下(1300度以上)基本就析出完畢了，TiC的理論原子配比約為4，因此本發明控制碳含量應滿足C含量C≈0.07+Ti/4。

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，本發明控制硅含量范圍為0.30-0.60wt.％。