專利名稱：高韌性超高強度耐磨鋼板及其生產方法
技術領域：
本發明涉及低合金化鋼制造領域， 一種高韌性超高強度耐磨鋼板及其生產方法。
背景技術：
耐磨鋼板被廣泛應用于工作條件惡劣，要求強度高、耐磨性好的工程、采礦、建筑、 農業、水泥生產、港口、電力以及冶金等機械產品上，如推土機，裝載機，挖掘機，各種 礦山機械等。然而隨著機械制造業的發展，對耐磨鋼的生產提出了更高的要求。耐磨鋼的 強度和硬度趨向于更高的水平，以適合于嚴酷的工作環境，并降低機身自重。要求更好的 強韌性能匹配，以提高設備的使用壽命。由于焊接工藝在機械生產中的日益突出的作用， 要求耐磨鋼應具有較好的焊接性能。同時，合金添加量趨于更低的水平，以降低生產成本， 并提高焊接性。
目前已經有不少關于耐磨鋼的專利報導，但是其產品性能對于耐磨鋼的發展趨勢來 說總是有各種不足之處。例如，2009年1月7日公告的專利號ZL200510078257.X，名稱
"高強度耐磨鋼及其制造方法"所發明的鋼種，強度和韌性指標高，但含碳量高，且焊 接性能不好。又如，2009年5月13日公布的沈陽重型機械集團的發明專利申請，名稱為
"一種不經熱處理可焊接高強度耐磨鋼板及其制備方法"，其鋼種韌性和焊接性較好但強 度和硬度較低。2008年8月27日武鋼公開的專利號為ZL 200810047196.4，名稱"一種 超高強度耐磨鋼板及其生產方法"，該專利化學成分質量百分比為C 0.10-0.17%， Si 0.25~50%， MnL2~1.5%， P《0.018%， S《0.008%， Cr 0.20~0.50%， Ni 0.25~0.50%， Mo 0.10~0.40%， Als0.02~0.06%， B《0.005%， RE《150g/噸鋼，該專利采用控制軋制+調質 處理，硬度在HBW380 400之間，該發明有良好的耐磨性和強韌性，但是，它加入了一 定量的Mo和RE，使得成本較高，且硬度相對來說偏低。還有歐洲專利"An abrasion resistant steel"，專利號EP0527276，雖韌性很高，八5()達23%，但是它加入了一定量的Mo、 V及 較多的Cr微合金元素，從而使得焊接性能不是很好。

發明內容
本發明的目的是提供一種高韌性超高強度耐磨鋼板及其生產方法,克服現有技術中存 在的不足，采用無V，且無Mo、 Ni或少Mo、 Ni成分體系，制造出綜合性能優良的低合 金超高強高韌性可焊接耐磨鋼板。
本發明的這種高韌性超高強度耐磨鋼板，其特征在于其性能指標為表面硬度達 420 480HB，抗拉強度(Rm)為1300 1500MPa， 40。C沖擊韌性40 65J，延伸率A5Q11~17%，碳當量0.41~0.55;其化學成分按質量百分比為C 0.15~0.26%， Si 0.20~0.55%， Mn 1.0~1.60%， P《0.020%, S《0.010%， Mo 0.00~0.60%， Ni 0.00~0.50%， Cr 0.20~1.00%， Ti 0.01~0.05%， Als 0.02~0.04%， B 0.0005-0.004%,余量為Fe及不可避免的雜質。
該高韌性超高強度耐磨鋼板的生產方法，包括以下步驟高潔凈鋼冶煉一鐵水脫硫 —轉爐頂底復合吹煉一真空處理一鑄坯一板坯加熱一粗軋一精軋一空冷或水冷一熱處理； 其特征在于工藝參數
1. 加熱階段為了使微合金元素充分溶解，同時保證一定的奧氏體晶粒度，均熱溫
度采用1180°C 1240°C，加熱時間不少于2小時；
2. 粗軋開軋溫度^105(TC，終軋溫度》98(TC，道次壓下率為10 25%，以保證完 成再結晶，細化奧氏體晶粒；
3. 精軋開軋溫度為880~950°C，終軋溫度^820。C，未再結晶區累積壓下率為40% 70%，進一步細化組織；
4. 鋼板熱處理，淬火溫度900~950°C，保溫時間1.5 3 min/mmX板厚；回火保溫 溫度200 300°C ，保溫時間1 3 min/mmX板厚。
按以上方法生產的高韌性超高強度耐磨鋼板，其表面硬度HBW達420 480， 4(TC沖 擊韌性^40J，同時具有良好的強韌性匹配及高耐磨性，碳當量較低，在0.41 0.55之間， 保證了良好的焊接性能。由于合金元素含量較低，降低了生產成本，且該鋼具有良好的強 韌性和焊接性能匹配，因此有較高的生產和應用價值。
本發明設計的原理為合理控制C、 Si、 Mn元素的含量，以起到固溶強化，提高淬 透性但并不顯著損傷其韌性和焊接性能的作用。適當添加Mo、 Ni、 Cr、 Ti、 B等微合金 元素，改善淬透性并產生強化作用。選擇合理的控制軋制工藝參數，細化奧氏體晶粒，以 達到細晶強化和改善韌性的目的。對控軋后的鋼板進行合理的熱處理，選取適當的時間和
溫度參數來調整材料的組織狀態，以取得優良的強韌性能的匹配。 本發明具有以下優點-
1. 本發明鋼板的表面布氏硬度(HB)為420-480， -40°0沖擊韌性》4011，同時具有 良好的強韌性匹配及高的耐磨性，碳當量較低，在0.41~0.55之間，具有良好的焊接性 能。
2. 本發明在成分設計時采用無V，且無Mo、 Ni或少Mo、 Ni成分體系，從一定程 度上節約了成本。


附圖1為實施例1的A號鋼種經熱處理后的金相顯微組織； 附圖2為它的拉伸斷口形貌。
具體實施例方式
本發明低合金高韌性超高強度耐磨鋼板的生產方法為高潔凈鋼冶煉一鐵水脫硫一 轉爐頂底復合吹煉一真空處理一鑄錠一鍛造一板坯加熱一粗軋一精軋一空冷或水冷一熱 處理；其特征在于工藝參數控制為
加熱階段均熱溫度采用1180。C 1240。C，加熱時間不少于2小時；
粗軋開軋溫度》1050'C，粗軋終軋溫度》980'C，道次壓下率大于10%~25%;
精軋開軋溫度為880~950°C，終軋溫度》820'C，精軋累積壓下率40~70%;
鋼板熱處理，淬火溫度900~950°C，加熱時間1.5 3 min/mmX板厚；回火溫度 200~300°C ，加熱時間1 3min/mm X板厚。 實施例1
按上述方案冶煉的A試驗鋼種，其化學成分如表1所示
表l實驗鋼A化學成分(質量百分數\￥% )
鋼號CSiMnPsAl MoNiCrTiBCeq
B0.170.531.400.006o篇0.03 -0.200.300.020.0020.46
C叫-C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5 +(Cu+Ni)/15;
按本發明方法生產表1成份A鋼，其特征在于控制如下工藝參數 板坯加熱階段將所冶煉鋼坯于120(TC，加熱時間為3小時；
粗軋開軋溫度1080°C，粗軋終軋溫度1050°C; 精軋開軋溫度94(TC ，精軋終軋溫度910°C;
熱處理階段，淬火溫度為930'C，加熱時間30min(2.5min/mmX板厚)，在實驗室試 驗淬火機裝置下淬火，冷速為60°C/s左右，回火溫度為250°C ，加熱時間為24min(2min/mm X板厚)。
實施例2
按上述方案冶煉的B試驗鋼種化學成分如下表2所示
表2實驗鋼B化學成分(質量百分數w。/0)
鋼號CSiMnPsAlMo NiCrTiBCeq
B0.230.261.260.007o駕0.030.20 -0.300.020.0020.54
C叫-C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5 +(Cu+Ni)/l 5;
按本發明方法生產上表成份B鋼，其特征在于控制如下工藝參數: 板坯加熱階段將所冶煉鋼坯于120(TC，加熱時間為3小時；
粗軋開軋溫度IIO(TC，粗軋終軋溫度1120°C;精軋開軋溫度930°C ，精軋終軋溫度880°C;
熱處理階段，淬火加熱溫度為900°C，加熱時間36 min (按3min/mmX板厚得出)， 在實驗室試驗淬火機裝置下淬火，冷速為60°C/s左右，回火溫度為250°C，加熱時間為 30 min (2.5min/mm X板厚)。
本發明的低合金高韌性超高強度耐磨鋼板的材質，從圖1中可以看出組織細化均勻， 為回火馬氏體。附圖2表明斷口中韌性斷裂所占的比例比較大，有較好的沖擊韌性。
上述兩種鋼所得到的性能如下表3所示
表3實驗鋼力學性能
鋼號抗拉強度/ MPa屈服強度 /MPa-4(TC沖擊 功 /J延伸率 A50/%硬度 細W碳當量 /Ceq
A1420114063.614.8420~4500.46
B148011805313.9460~4800.5權利要求
1、一種高韌性超高強度耐磨鋼板，其特征在于其化學成分按質量百分比為C0.15～0.26％，Si 0.20～0.55％，Mn 1.0～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo 0.00～0.60％，Ni 0.00～0.50％，Cr 0.20～1.00％，Ti 0.01～0.05％，Als 0.02～0.04％，B 0.0005～0.004％，余量為Fe及不可避免的雜質，碳當量為0.41～0.55。
2、 根據權利要求1所述的一種耐磨鋼A，其特征在于鋼的化學成分按質量百分比為C0.15 0.腦，Si0.20 0.40%， Mnl.0 1.60%， P《0.020%， S《0.010%， Cr 0.20 1.00%， Mo 0.00~0.30%， Ni 0.20~0.30%， Ti 0.01~0.03%， Als 0.02~0.04%， B 0扁5~0.002%，余 量為Fe及不可避免的雜質。
3、 根據權利要求1所述的一種耐磨鋼B，其特征在于鋼的化學成分按質量百分比為-C0.19~0.26%， Si 0.20~0.40%， Mn 1.0~1.30%， P《0.020%， S《0.010%， Cr 0.20~1.00%， Mo 0.20~0.60%， Ni 0.00~0.60%， Ti 0.01~0.03%， Als 0.02~0.04%， B 0扁5~0.0020/0，余 量為Fe及不可避免的雜質。
4、 根據權利要求1所述的高韌性超高強度耐磨鋼板，其性能指標為低合金耐磨鋼 表面硬度達420 480HB，抗拉強度(Rm)為1300 1500MPa， -40°。沖擊韌性為40 65J， 延伸率Aso為11 17%。
5、 一種生產如權利要求1所述的高韌性超高強度耐磨鋼板的方法，包括以下步驟 高潔凈鋼冶煉一鐵水脫硫一轉爐頂底復合吹煉一真空處理一鑄坯一板坯加熱一粗軋一精 軋一空冷或水冷一熱處理，其特征在于板坯加熱一粗軋一精軋及熱處理段的工藝控制。
6、 根據權利要求5所述的生產高韌性超高強度耐磨鋼板的方法，其特征在于控制工 藝參數(1) .板坯加熱階段為了使微合金元素充分溶解，同時保證一定的奧氏體晶粒度，均熱溫度采用118(TC 124(TC，加熱時間不少于2小時；(2) .粗軋開軋溫度》1050。C，粗軋終軋溫度^98(TC，道次壓下率10%~25%，以 保證完成再結晶，細化奧氏體晶粒；(3) .精軋開軋溫度為880~950°C，精軋終軋溫度^82(TC,未再結晶區累積壓下率 為40% 70%，進一步細化組織；(4) .鋼板熱處理，淬火溫度900~950°C，加熱時間1.5 3min/mmX板厚；回火保 溫溫度200~300°C ，加熱時間1 3 min/mmX板厚。
全文摘要
一種高韌性超高強低合金耐磨鋼板及其生產方法。該鋼的化學成分質量百分比為C0.15～0.26％，Si 0.20～0.55％，Mn 1.0～1.60％，P≤0.020％，S≤0.010％，Mo 0.00～0.60％，Ni 0.00～0.50％，Cr 0.20～1.00％，Ti 0.01～0.05％，Als 0.02～0.04％，B 0.0005～0.004％，余量為Fe及不可避免的雜質。該鋼的生產方法包括高潔凈鋼冶煉—鐵水脫硫—轉爐頂底復合吹煉—真空處理—鑄坯，特別是板坯加熱—粗軋—精軋、熱處理工藝參數的控制；該鋼化學成分中采用無V，且無Mo、Ni或少Mo、Ni，合金含量低，韌性良好，能廣泛應用于工作條件惡劣，對鋼種性能要求高的礦山及工程機械產品上。
文檔編號C22C38/58GK101638755SQ20091001328
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月21日 優先權日2009年8月21日
發明者勇 李, 王國棟, 王昭東, 勇 田, 國 袁, 鄧想濤 申請人:東北大學