專利名稱：Hb500級耐磨鋼板及其制備方法
HB500級耐磨鋼板及其制備方法技術領域
本發明特別涉及一種HB500級耐磨鋼板及其生產工藝，屬于鋼鐵材料制造技術領域。
背景技術：
耐磨鋼是廣泛用于各種磨損工況的一類耐磨材料，特別是礦山機械、煤炭采運、工程機械、農業機械、建材、電力機械、鐵路運輸等部門中，如推土機，裝載機、挖掘機、自卸車及各種礦山機械、抓斗、堆取料機、破碎機顎板、拖拉機履帶板等等。一般而言，材料的耐磨性主要取決于其硬度，較高的硬度可以提供良好的耐磨性能。許多工件及設備由于磨損而迅速失效，造成的材料浪費和經濟損失相當驚人。在科學技術和現代工業高速發展的今天， 機械設備的運轉速度越來越高，市場對耐磨鋼的需求日益增大，因此，開發高級別耐磨鋼， 提高耐磨鋼的質量，以降低由于磨損造成的損失，對于國民經濟建設的發展是一件具有重要意義的工作。
目前國內外已出現了多種耐磨鋼板的制造工藝，從成分來看，大多是采用微合金元素提高淬透性，部分加入了貴金屬如Ni等，增加了鋼的生產成本；如CN101497963A采用的是加M高Cr成分體系，會導致生產成本增加。從耐磨鋼的生產工藝特點來看，目前耐磨鋼的研制和應用絕大部分都是采用控制軋制+離線重新加熱后進行熱處理的方法， 以獲得高強度耐磨鋼的性能要求，該類方法鋼板在重新加熱后基體晶粒長大，影響鋼板性能，同時離線的淬火工藝在工序上重復加熱，使得生產成本偏高。例如CN101638755A， CN101775545A, CN101698900A, CN101748346A 和 CN102i;34682A 等均采用控制軋制 + 離線淬火+回火的工藝，附加的離線淬火工序使得基體晶粒長大，影響鋼板性能，同時導致其生產周期較長，成本增加。CN102127705A采用不含M成分體系，控制軋制+在線淬火工藝，其控制軋制中在再結晶區粗軋時開軋溫度較高，粗軋后奧氏體再結晶晶粒易長大粗化，同時在線淬火后未采用回火工藝消除鋼板內應力，這都會影響鋼板性能，并導致鋼板硬度僅為 440 460HB。發明內容
本發明的目的在于提出一種HB500級耐磨鋼板及其制備方法，通過合理添加合金元素和控制軋制+在線淬火+低溫回火工藝，使其鋼板組織充分細化，布氏硬度值> 500HB, _20°C沖擊韌性不低于MJ，從而克服了現有技術中的不足。
為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案
一種HB500級耐磨鋼板，其化學成分按重量百分比計為C :0.觀 0. 35%，Si 0. 10 0. 60%，Mn :0. 7 1. 0%，P 彡 0. 025%,S ^ 0. 010%,Cr :0. 4 0. 8%，Mo :0. 10 0. 60%, Nb 0. 01 0. 05%, V :0. 01 0. 08%, Ti :0. 005 0. 05%, B :0. 001 0. 003%,其余為Fe和不可避免的雜質。
作為一種優選的方案，所述鋼板以重量百分比計的化學成分組成如下C :0. 28 0. 32%,Si 0. 20 0.50%，Mn:0.7 0.8%，P< 0.025%，S<0.010%，Cr:0.4 0.8%， Mo :0. 20 0. 50%,Nb :0. 01 0. 04%,V :0. 03 0. 07%,Ti :0. 01 0. 03%,B :0. 001 0. 003%，其余為！^和不可避免的雜質。
一種HB500級耐磨鋼板的制備方法，包括以下步驟
(1)根據前述HB500級耐磨鋼的化學組成配制原料冶煉、澆鑄成板坯；
(2)對上述板坯加熱，加熱溫度為1200 1250°C，保溫時間1. 5 2. 5h ；
(3)控制軋制，粗軋開軋溫度彡1000°C，粗軋終軋溫度彡970°C，道次變形率為 10 30%，優選的，在粗軋溫度區間970 1000°C內，較高溫度區間采用小道次變形率，較低溫度區間采用大道次變形率，使得奧氏體再結晶來不及長大就進入未再結晶區，達到細化奧氏體晶粒的目的；
(4)精軋開軋溫度870 900°C，精軋終軋溫度為Ar3+(80 160) °C，道次變形率為10 30%，優選的，在精軋溫度區間內，較高溫度區間采用大道次變形率，較低溫度區間采用小道次變形率，使得奧氏體晶粒被充分壓扁，進一步細化組織，同時低溫區的小道次變形率更能保證鋼板板型的良好；
(5)控制軋制過程中，總壓縮比> 5，終軋后采用在線水冷冷卻系統，開冷溫度為 Ar3+(70 150) °C，冷速彡 20°C /s，終冷彡 100°C ；
(6)回火，回火溫度為150 250°C，回火后空冷。
與現有技術相比，本發明至少具有以下優點
(1)本發明采用控制軋制+在線淬火+低溫回火工藝，控制軋制中粗軋開軋溫度較低，在軋制溫度區間內，合理分配道次變形率，鋼板組織得到充分細化，在線淬火工藝使得生產周期縮短，成本降低，同時避免了再加熱過程中基體晶粒長大而導致的性能惡化，低溫回火工藝消除了淬火后鋼板的內應力，使鋼板有高的硬度和較好的韌性；
(2)通過合理設計化學成分和生產工藝，使其鋼板組織較細，布氏硬度值> 500HB，-20°C沖擊韌性不低于MJ ；
(3)設計化學成分不含Ni，生產成本較低，生產工藝簡單，制度比較寬松，易于實施，一般生產線上可穩定生產。


圖Ia和圖Ib分別為實施例1中耐磨鋼縱截面1/4和1/2處的顯微組織照片；
圖加和圖2b分別為實施例2中耐磨鋼縱截面1/4和1/2處的顯微組織照片；
圖3a和圖北分別為實施例3中耐磨鋼縱截面1/4和1/2處的顯微組織照片。
具體實施方式
以下結合附圖及若干較佳實施例對本發明的技術方案作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于此。
實施例1該耐磨鋼板由以下組分組成(wt % ) =C :0. 30%, Si :0. 35%,Mn :0.8%, P :0. 0083%, S :0. 0045%, Cr :0. 6%, Mo :0. 35%, Nb :0. 028%, V :0. 06%, Ti :0. 016%, B 0. 0025%，其余為！^和不可避免的雜質。
該耐磨鋼的機械性能見表1，其生產工藝包括如下步驟
(1)根據上述耐磨鋼板的化學組分配制原料冶煉、澆鑄成板坯；
(2)對上述板坯加熱，加熱溫度為1200 1250°C，保溫時間2h ；
(3)控制軋制，粗軋開軋溫度彡1000°C，粗軋終軋溫度彡970°C，道次變形率為 10 30%;精軋開軋溫度870 900°C，精軋終軋溫度為790 860°C，道次變形率為10 30%，總壓縮比彡5，成品厚20mm;
(4)終軋后采用在線水冷冷卻系統，開冷溫度為780 850°C，冷速彡20°C /s,終冷彡IOO0C ；
(5)回火，回火溫度為150°C，回火后空冷。
實施例2該耐磨鋼板由以下組分組成(wt % ) =C :0. 30%, Si :0. 35%,Mn :0.8%, P :0. 0083%, S :0. 0045%, Cr :0. 6%, Mo :0. 35%, Nb :0. 028%, V :0. 06%, Ti :0. 016%, B 0. 0025%，其余為！^和不可避免的雜質。
該耐磨鋼板的機械性能見表1，其生產工藝包括如下步驟
(1)根據上述化學成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯。
(2)對上述板坯加熱，加熱溫度為1200 1250°C，保溫時間2h ；
(3)控制軋制，粗軋開軋溫度彡1000°C，粗軋終軋溫度彡970°C，道次變形率為 10 30%;精軋開軋溫度870 900°C，精軋終軋溫度為790 860°C，道次變形率為10 30%，總壓縮比彡5，成品厚20mm;
(4)終軋后采用在線水冷冷卻系統，開冷溫度為780 850°C，冷速彡20°C /s,終冷彡IOO0C ；
(5)回火，回火溫度為200°C，回火后空冷。
實施例3該耐磨鋼板由以下組分組成(wt % ) =C :0. 30%, Si :0. 35%,Mn :0.8%, P :0. 0083%, S :0. 0045%, Cr :0. 6%, Mo :0. 35%, Nb :0. 028%, V :0. 06%, Ti :0. 016%, B 0. 0025%，其余為！^和不可避免的雜質。
該耐磨鋼板的機械性能見表1，其生產工藝包括如下步驟
(1)根據上述化學成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯。
(2)對上述板坯加熱，加熱溫度為1200 1250°C，保溫時間濁；
(3)控制軋制，粗軋開軋溫度彡1000°C，粗軋終軋溫度彡970°C，道次變形率為 10 30%;精軋開軋溫度870 900°C，精軋終軋溫度為790 860°C，道次變形率為10 30%，總壓縮比彡5，成品厚30mm;
(4)終軋后采用在線水冷冷卻系統，開冷溫度為780 850°C，冷速彡20°C /s,終冷彡IOO0C ；
(5)回火，回火溫度為250°C，回火后空冷。
實施例4該耐磨鋼板由以下組分組成(wt% ) =C :0. 33%, Si :0. 35%, Mn 0. 7%, P 0. 0089%, S 0. 0043%, Cr :0. 4%, Mo :0. 35%, Nb :0. 025%, V :0. 06%, Ti :0. 015%, B 0. 0025%，其余為！^和不可避免的雜質。
該耐磨鋼板的機械性能見表1，其生產工藝包括如下步驟
(1)根據上述化學成分重量百分比冶煉、澆鑄成板坯。
(2)對上述板坯加熱，加熱溫度為1200 1250°C，保溫時間濁；
(3)控制軋制，粗軋開軋溫度彡1000°C，粗軋終軋溫度彡970°C，道次變形率為10 30%;精軋開軋溫度870 900°C，精軋終軋溫度為790 860°C，道次變形率為10 30%，總壓縮比彡5，成品厚30mm;
(4)終軋后采用在線水冷冷卻系統，開冷溫度為780 850°C，冷速彡20°C /s,終冷彡IOO0C ；
(5)回火，回火溫度為150°C，回火后空冷。
表1本發明實施例1-4中HB500級耐磨鋼板的力學性能
權利要求
1.一種HB500級耐磨鋼板，其特征在于，它包含按重量百分比計算的如下組分C 0. 28 0. 35%,Si 0. 10 0. 60%,Mn 0. 7 1. 0%,P 彡 0. 025%,S ^ 0. 010%,CrO. 4 0.8%，Mo 0. 10 0. 60%，Nb 0.01 0.05%，V 0. 01 0. 08%，Ti 0.005 0.05%， B0. 001 0. 003%，以及余量的!^e和雜質。
2.根據權利要求1所述的HB500級耐磨鋼板，其特征在于，它包含按重量百分比計算的如下組分C 0. 28 0. 32%，Si 0. 20 0. 50 %，Mn 0. 7 0. 8 %，P 彡 0. 025 %， S 彡 0. 010%, Cr 0. 4 0. 8%, Mo 0. 20 0. 50%, Nb 0. 01 0. 04%, V 0. 03 0. 07%, TiO. 01 0. 03%, B 0. 001 0. 003%，以及余量的Fe和雜質。
3.根據權利要求1或2所述的HB500級耐磨鋼板，其特征在于，所述耐磨鋼板的金相組織為回火馬氏體，其布氏硬度值在500HB以上，-20°C沖擊韌性大于或等于MJ。
4.一種HB500級耐磨鋼板的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)按照權利要求1或權利要求2所述HB500級耐磨鋼板的化學組成配制原料冶煉、澆鑄形成板坯；(2)將板坯加熱，加熱溫度為1200 1250°C，保溫時間1.5 2. 5h ；(3)對板坯進行控制軋制，其中，粗軋開軋溫度<1000°C，粗軋終軋溫度> 970°C，道次變形率為10 30 %，精軋開軋溫度870 900°C，精軋終軋溫度為Ar3+ (80 160) V，道次變形率為10 30%，且控制軋制過程中的總壓縮比彡5 ；(4)終軋后采用在線水冷冷卻系統進行冷卻，開冷溫度為Ar3+(70 150)°C，冷速彡 200C /s，終冷彡 IOO0C ；(5)回火，回火溫度為150 250°C，回火后空冷。
5.根據權利要求4所述的HB500級耐磨鋼板的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，在粗軋溫度區間內，隨溫度的逐漸下降，依次選擇采用小道次變形率和大道次變形率，而在精軋溫度區間內，隨溫度的逐漸下降，依次選擇采用大道次變形率和小道次變形率。
全文摘要
本發明公開了一種高強度耐磨鋼板及其制備方法。該鋼板包括如下組分(wt％)C 0.28～0.35％，Si 0.10～0.60％，Mn 0.7～1.0％，P≤0.025％，S≤0.010％，Cr 0.4～0.8％，Mo 0.10～0.60％，Nb 0.01～0.05％，V 0.01～0.08％，Ti 0.005～0.05％，B 0.001～0.003％，其余為Fe和雜質；該制備方法包括冶煉、連鑄、控軋、在線淬火和低溫回火等工序。本發明通過對合金成分及生產工藝進行合理設計，制得的產品布氏硬度值＞500HB，硬度分布均勻，-20℃沖擊韌性≥24J，微觀組織為回火馬氏體，焊接、冷彎性能和鋼板板型均良好，且生產工藝簡單，周期短，成本低，可廣泛用于工程機械制造。
文檔編號C22C38/32GK102517509SQ20121000278
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者曲錦波, 楊漢, 王煒, 趙文貴, 鎮凡 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司