本發明涉及一種高強度高硬度鋼板及其生產方法，具體屬于一種高強度高硬度鋼板及采用柔性化的生產方法。
背景技術：
：磨損是材料破壞的主要形式之一。據統計，在工業發達國家，機械裝備及零件的磨損造成的經濟損失占國民經濟總產值的4%左右。我國每年因磨損消耗的鋼材達百萬噸以上。因此，高強度高硬度鋼的開發應用對國民經濟又好又快的發展有著重要的推動作用。在本發明以前，關于高強度高硬度鋼板及其制造方法，國內外雖有大量的文獻與專利報道，但設計思路及具體實施手段都與本發明存在明顯差別。其思路均為一個成分范圍對應相應的淬火及回火工藝，不能滿足用戶對同一種成分下采用不同的強度及硬度要求的需要，如經檢索的：中國專利公開號為CN104451409A的文獻，其公開了一種Cr-Nb-Ti-B-Al系低成本HB400級耐磨鋼及其生產方法，其對熱軋鋼板采用亞溫淬火，開冷溫度為665~780℃，冷卻速度控制在23~30℃/s，終冷溫度為70~120℃，所得鋼板的Rm≥1300MPa，-20℃KV2≥47J，表面硬度值HB≥400，相當于HRC≥43。中國專利公開號為CN102676922的文獻，其公開了一種低合金耐磨鋼及其制造方法，其化學成分中，V含量0.125~0.40%，Mo含量0.05~0.30%，利用復合添加的V和Mo協同作用，提高鋼的淬透性。軋制鋼板的厚度范圍為6~30mm，通過對不同成分的樣品進行Ac3+30~80℃的不同溫度淬火、然后再進行同一溫度200℃回火熱處理（權利要求書中的限定溫度為100~350℃），得到的鋼板硬度涵蓋HB360~600級別，相當于39HRC~60HRC，鋼板硬度的涵蓋范圍很廣。中國專利公開號為CN103205627A的文獻，其公開了一種低合金高性能耐磨鋼板，除對化學成分進行了限定之外，各元素之間還須滿足限定公式：0.20%≤Cr/5+Mn/6+50B≤0.55%、0.02%≤Mo/3+Ni/5+2Nb≤0.45%、0.01%≤Al+Ti≤0.13%，必然導致冶煉工藝的控制難度增加。還采取了TMCP+回火的工藝，精軋后水冷卻至400℃以下再空冷，水冷速度要求≥20℃/s，回火的加熱溫度范圍是100~400℃(實施例中給定的一個回火溫度為335℃)，保溫30~120min。該專利涉及鋼板的硬度范圍HB470~560，相當于49HRC~58HRC。中國專利公開號為CN102618792A的文獻，其公開了一種工程機械用高強度耐磨鋼及其制造方法，其權利中除了對化學成分、冶煉工藝和軋鋼工藝的重要過程參數提出保護外，對熱處理工藝的限定要求為：淬火溫度860~950℃，淬火保溫時間15~50min，回火溫度為150~400℃，回火保溫時間10~60min。實施例中的回火溫度為200~300℃，所得鋼板的Rm≥1200MPa，-20℃KV2≥70J，表面硬度值HB400，相當于43HRC。從以上文獻可以看出，其均采用的是不同成分設計，通過后續不同的淬火、回火工藝生產耐磨鋼。其成分及后續熱處理工序均為對應關系，其存在強度及硬度級別滿足了客戶要求，然而成分則不是用戶所需要的或者反之的問題。而本發明采用同一個成分，通過相同的淬火熱處理工藝后，再根據用戶對不同的強度及硬度的要求，分別采用不同的回火工藝，得到用戶滿意的產品。技術實現要素：本發明在于克服現有技術存在的不足，提供一種通過對一種成分的鋼采取相同的淬火熱處理后，再分別進行溫度范圍較廣的不同的回火熱處理，得到不同強度、硬度級別的鋼板，從而滿足用戶的要求，且工藝簡化的高強度高硬度鋼板及柔性化生產方法。實現上述目的的措施：一種高強度高硬度鋼板，其化學組分及重量百分比含量為：C：0.10~0.35%，Si：0.25~0.65%，Mn：1.00~1.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，Als：0.020~0.070%，Cr：0.10~0.70%，Ti：0.008~0.035%，Nb：0.010~0.080%，B：0.0010~0.0060%，其余為Fe及不可避免的雜質。一種高強度高硬度鋼板的柔性化生產方法，其步驟：1）按照化學組分及重量百分比含量為：C：0.10~0.35%，Si：0.25~0.65%，Mn：1.00~1.60%，P≤0.020%，S≤0.010%，Als：0.020~0.070%，Cr：0.10~0.70%，Ti：0.008~0.035%，Nb：0.010~0.080%，B：0.0010~0.0060%，其余為Fe及不可避免的雜質進行冶煉，并澆鑄成坯后熱軋成厚度為8~50mm的鋼板；2）對熱軋鋼板采用淬火處理，其淬火處理溫度為Ac3+30~80℃，保溫時間為30~80min；3）進行回火熱處理，其回火處理溫度根據不同的抗拉強度及硬度要求按照以下溫度進行：當要求：抗拉強度Rm不低于1400MPa，-20℃KV2不低于47J，表面硬度值在45~50HRC時，則回火溫度按照150~230℃、保溫時間按照40~150min進行；當要求：抗拉強度Rm不低于1300MPa，-20℃KV2不低于47J，表面硬度值在41~44.5HRC時，則回火溫度按照240~320℃、保溫時間按照40~150min進行；當要求：抗拉強度Rm不低于1100MPa，-20℃KV2不低于47J，表面硬度值在36~40.5HRC時，則回火溫度按照390~430℃、保溫時間按照40~150min進行；當要求：抗拉強度Rm不低于1000MPa，-20℃KV2不低于47J，表面硬度值在30~35.5HRC時，則回火溫度按照430~500℃、保溫時間按照40~150min進行；4）自然冷卻至室溫并待用。本發明中各元素及主要工藝的作用及機理：本發明的C含量選擇在0.10~0.35%。C是鋼中不可缺少的提高強度的元素之一，隨著碳含量的增加，淬硬性也增加，鋼的屈服強度和抗拉強度會提高，鋼材的延伸率和沖擊韌性下降，尤其是低溫韌性下降的幅度更大。而且，隨著碳含量的升高，馬氏體轉變溫度Ms將顯著降低，在淬火過程中轉變為板條馬氏體的趨勢降低，轉變為裂紋敏感性強的片狀馬氏體的趨勢升高，從而降低了鋼板的抗裂紋敏感性。此外，焊接C含量較高的鋼材時，在焊接熱影響區還會出現淬硬現象，這將加劇焊接時產生冷裂的傾向。鋼中C含量在不大于0.35%的范圍內時，既可提高鋼的強度又適合生產操作，提高其在大生產中的適用性和可行性。本發明的Si含量選擇在0.25~0.65%。Si的脫氧能力較強，是常用的脫氧元素。適量的Si能降低鋼中碳的石墨化傾向，并以固溶強化形式提高鋼的強度。同時，Si能降低本發明鋼的臨界冷卻速度，使淬火產物形成細化的馬氏體組織。但Si會加劇雜質元素在晶界的偏聚，故其含量不宜高，以免降低鋼的韌性和焊接性。本發明的Mn含量選擇在1.00~1.60%。Mn是很強的固溶強化元素，能擴大奧氏體相區，穩定奧氏體組織，降低淬火時的臨界冷卻速度，顯著提高鋼的淬透性，同時減小淬火變形。但Mn有促進晶粒長大的作用，對過熱較敏感，增加回火脆性，故應適當控制鋼中的Mn含量。本發明的P≤0.020%、S≤0.010%。磷在鋼中容易形成偏析，增加回火脆性，造成“冷脆”，顯著降低鋼的塑性和韌性。硫與Mn結合，形成夾雜物，降低鋼的的塑性和韌性。因此，鋼中的P、S含量必須控制在較低的含量范圍，冶煉純凈鋼，才能保證本發明鋼的性能。Al是鋼中經濟有效的脫氧元素。一定含量的A1還可與N形成細小的AlN顆粒，能細化鋼的晶粒，提高鋼材的強度和韌性。且Al與N的結合可減少BN析出物的生成，防止B提高淬透性的效果減弱。但Al含量過高易導致鋼中夾雜物增多，降低鋼材的低溫韌性，降低鋼材的表面質量，因此，Als含量的限定范圍為0.020~0.070%。Cr可提高鋼的淬透性，固溶強化機體，提高鋼的強度、硬度、耐磨性和抗氧化性。出于鋼的性能和成本的綜合考慮，將Cr含量確定為0.10~0.70%。Nb在鋼中可形成細小的碳化物和氮化物，抑制奧氏體晶粒的長大，在軋制過程中可提高再結晶溫度，抑制奧氏體的再結晶，保持形變效果以細化鐵素體晶粒，提高鋼的強度和韌性。此外，Nb可在焊接過程中阻止熱影響區晶粒的粗化。本發明鋼將其控制在0.010~0.080%。B在鋼中晶界處偏析，抑制鐵素體相變，提高鋼的淬透性，可以減少其它貴重金屬元素的加入量。B提高淬透性最佳含量范圍是0.0010~0.0060%。本發明之所以在采取同一淬火工藝后，再按照不同強度及硬度要求，采取不同的回火制度，在于本發明屬于低合金鋼，淬火后得到馬氏體組織，這種組織強度高、硬度高，但韌性和塑性低，而且內應力大，鋼板在后續加工和服役過程中易發生裂紋，甚至產生斷裂，因此必須進行回火處理，得到回火馬氏體組織，從而提高韌性和塑性，并降低鋼板的內應力，得到綜合性能優良的鋼板，滿足用戶需要。馬氏體回火時的轉變包括四個過程：馬氏體中碳的偏聚、馬氏體的分解、殘留奧氏體的分解、碳化物的形成、聚集及長大。經低溫回火后形成的回火馬氏體，其馬氏體板條特征依舊保存；較高溫度回火時，促進了殘留奧氏體分解，甚至碳化物形成；也就是說，回火溫度越高，越能促使馬氏體轉變，使鋼的強度有所降低，但塑性和韌性得到提高。不同的回火溫度與不同的性能相對應。本發明與現有技術相比，通過對一種成分的鋼采取相同的淬火熱處理后，再分別進行不同溫度的回火熱處理，得到不同強度、硬度級別的鋼板，從而滿足用戶的要求，且工藝簡化，生產穩定性好。具體實施方式下面對本發明予以詳細描述：實施例1~4所實施的組分及重量百分比含量見表1：表1本發明鋼的化學成分/wt%CSiMnPSAlsCrTiNbB0.320.261.570.0120.0040.0470.410.0110.0570.0013實施例1~4所實施的淬火工藝參數：1）按照表1所列化學組分及重量百分比含量進行冶煉，并澆鑄成坯后熱軋成厚度為50mm的鋼板；2）對熱軋鋼板采用淬火處理，其淬火處理溫度為910℃，保溫時間為80min。實施例1~4所實施的回火工藝分別為：實施例1：將上述淬火后的鋼板在230℃的溫度下回火，回火保溫時間為150min。經回火，所得鋼板的抗拉強度Rm為1420MPa，斷后伸長率A50mm為9%，-20℃KV2達51J，表面硬度值為48HRC。實施例2：將上述淬火后的鋼板在320℃的溫度下回火，回火保溫時間為150min。經回火，所得鋼板的抗拉強度Rm為1310MPa，斷后伸長率A50mm為11%，-20℃KV2達57J，表面硬度值為44HRC。實施例3：將上述淬火后的鋼板在430℃的溫度下回火，回火保溫時間為120min。經回火，所得鋼板的抗拉強度Rm為1220MPa，斷后伸長率A50mm為14%，-20℃KV2達69J，表面硬度值為39HRC。實施例4：將上述淬火后的鋼板在500℃的溫度下回火，回火保溫時間為120min。經回火，所得鋼板的抗拉強度Rm為1090MPa，斷后伸長率A50mm為15%，-20℃KV2達124J，表面硬度值為35HRC。實施例5~8所實施的組分及重量百分比含量見表2：表2本發明鋼的化學成分/wt%CSiMnPSAlsCrTiNbB0.130.611.070.0110.0030.0240.620.0310.0120.0056實施例5~8所實施的淬火工藝參數：1）按照表1所列化學組分及重量百分比含量進行冶煉，并澆鑄成坯后熱軋成厚度為8mm的鋼板；2）對熱軋鋼板采用淬火處理，其淬火處理溫度為930℃，保溫時間為35min。實施例5~8所實施的回火工藝分別為：實施例5：將上述淬火后的鋼板在150℃的溫度下回火，回火保溫時間為40min。經回火，所得鋼板的抗拉強度Rm為1510MPa，斷后伸長率A50mm為8%，-20℃KV2達49J，表面硬度值為45HRC。實施例6：將上述淬火后的鋼板在240℃的溫度下回火，回火保溫時間為40min。經回火，所得鋼板的抗拉強度Rm為1370MPa，斷后伸長率A50mm為10%，-20℃KV2達52J，表面硬度值為42HRC。實施例7：將上述淬火后的鋼板在395℃的溫度下回火，回火保溫時間為45min。經回火，所得鋼板的抗拉強度Rm為1190MPa，斷后伸長率A50mm為13%，-20℃KV2達61J，表面硬度值為37HRC。實施例8：將上述淬火后的鋼板在440℃的溫度下回火，回火保溫時間為40min。經回火，所得鋼板的抗拉強度Rm為1120MPa，斷后伸長率A50mm為16%，-20℃KV2達87J，表面硬度值為31HRC。本具體實施方式僅為最佳例舉，并非對本發明技術方案的限制性實施。當前第1頁1 2 3