本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高淬透性熱軋刀板鋼。

背景技術(shù)：

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，建筑施工行業(yè)規(guī)模進(jìn)一步加大，我國現(xiàn)在已成為全球第一大工程機(jī)械市場。作為在工程施工中使用最為廣泛的機(jī)械裝備，裝載機(jī)的鏟斗刀板材料的使用性能直接影響工程機(jī)械的使用性價(jià)比，而在實(shí)際使用過程中，位于鏟斗斗齒之間的刀板是與土方、石塊、泥沙等接觸最頻繁的部件之一，承受極大的磨損和沖擊，很容易磨損或者斷裂失效，因此要求刀板鋼具有高強(qiáng)度、高韌性、耐沖擊、耐磨損等性能，同時為了方便后期進(jìn)行熱處理，刀板鋼還應(yīng)具有良好的淬透性，以使得刀板鋼獲得均勻而且強(qiáng)韌性良好的組織。

目前國內(nèi)機(jī)械設(shè)備制造廠家廣泛使用Q345B低合金結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行機(jī)械加工和熱處理來制造鏟斗刀板，雖然其焊接性及低溫韌性、冷沖壓及切削性能都很好，但缺點(diǎn)是碳含量低，強(qiáng)度及硬度較低，耐磨性差，同時因?yàn)榇阃感圆缓茫罄m(xù)需要進(jìn)行多次的熱處理工藝，不僅加工周期長而且成本較高，還容易污染環(huán)境。

綜上，現(xiàn)有技術(shù)中的刀板鋼，至少存在強(qiáng)度硬度較低、淬透性差的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種高淬透性熱軋刀板鋼，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的刀板鋼存在強(qiáng)度硬度較低、淬透性差的問題。

本發(fā)明通過本發(fā)明的一實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

一種高淬透性熱軋刀板鋼，其化學(xué)成分按重量百分比包括：碳0.18％～0.26％、硅0.25％～0.45％、錳0.95％～1.20％、磷≦0.015％、硫≦0.015％、鉻0.5％～0.8％、鈮0.03％～0.07％、硼0.002％～0.004％，鐵。

優(yōu)選地，所述碳的重量百分比具體為0.20％～0.24％。

優(yōu)選地，所述硅的重量百分比具體為0.30％～0.40％。

優(yōu)選地，所述錳的重量百分比具體為1.0％～1.15％。

優(yōu)選地，所述鉻的重量百分比具體為0.58％～0.76％。

優(yōu)選地，所述鈮的重量百分比具體為0.045％～0.07％。

優(yōu)選地，所述硼的重量百分比具體為0.002％～0.004％。

本發(fā)明實(shí)施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的一種高淬透性熱軋刀板鋼，具有高淬透性、高強(qiáng)韌性、晶粒細(xì)化、成本經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，能克服目前國內(nèi)廣泛使用的Q345B鋼用作刀板鋼的強(qiáng)度硬度較低、淬透性差等缺點(diǎn)，同時也能解決鑄態(tài)高合金耐磨鋼晶粒不均勻、合金成本高、焊接性差等問題，特別適用于制造熱軋成型的大截面近終形刀板鋼，可以減少后續(xù)機(jī)械加工工序，性價(jià)比高。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種高淬透性熱軋刀板鋼，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的熱軋刀板鋼淬透性較差的技術(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，總體思路如下：

一種高淬透性熱軋刀板鋼，其化學(xué)成分按重量百分比計(jì)組成，包括：碳0.18％～0.26％、硅0.25％～0.45％、錳0.95％～1.20％、磷≦0.015％、硫≦0.015％、鉻0.5％～0.8％、鈮0.03％～0.07％、硼0.002％～0.004％，鐵。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合具體的實(shí)施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供了一種高淬透性的熱軋刀板鋼，其化學(xué)成分按重量百分比計(jì)組成為：C(碳)0.18％～0.26％、Si(硅)0.25％～0.45％、Mn(錳)0.95％～1.20％、P(磷)≦0.015％、S(硫)≦0.015％、Cr(鉻)0.5％～0.8％、Nb(鈮)0.03％～0.07％、B(硼)0.002％～0.004％，其余為Fe(鐵)和不可避免的雜質(zhì)。

本實(shí)施例提供的高淬透性的熱軋刀板鋼，適用于制造大型工程機(jī)械鏟斗刀板用鋼，特別適用于制造寬度大于等于2 50mm的大截面近終形熱軋刀板鋼。

作為一種可選的實(shí)施例，C的重量百分比具體為0.20％～0.24％，例如：0.20％、或0.21％、或0.22％、或0.23％、或0.24％。

作為一種可選的實(shí)施例，Si的重量百分比具體為0.30％～0.40％，例如：0.30％、或0.31％、或0.32％、或0.33％、或0.34％、或0.35％、或0.36％、或0.37％、或0.38％、或0.39％、或0.40％、等等。

作為一種可選的實(shí)施例，Mn的重量百分比具體為1.00％～1.15％，例如：1.00％、或1.01％、或1.02％、或1.03％、或1.04％、或1.05％、或1.06％、或1.07％、或1.08％、或1.09％、或1.10％、或1.11％、或1.12％、或1.13％、或1.14％、或1.15％、等等。

作為一種可選的實(shí)施例，Cr的重量百分比具體為0.58％～0.76％，例如：0.58％、或0.59％、或0.60％、或0.61％、或0.62％、或0.63％、或0.64％、或0.65％、或0.66％、或0.67％、或0.68％、或0.69％、或0.70％、或0.71％、或0.72％、或0.73％、或074％、或0.75％、或0.76％、等等。

作為一種可選的實(shí)施例，Nb的重量百分比具體為0.045％～0.07％，例如：0.045％、或0.046％、或0.047％、或0.048％、或0.049％、或0.050％、或0.055％、或0.058％、或0.060％、或0.065％、或0.067％、或0.07％、等等。

作為一種可選的實(shí)施例，B的重量百分比具體為0.002％～0.004％，例如：0.002％、0.0028％、0.0033％、0.0035％、0.0036％、0.0038％、0.004％、等等。

本實(shí)施中高淬透性的熱軋刀板鋼的各合金元素的作用和機(jī)理：

C是鋼中最為重要的強(qiáng)化元素，是形成珠光體和碳化物的主要元素，其含量多少決定了鋼的硬度和強(qiáng)度水平。一般來說，隨著鋼中C含量的增加，鋼的強(qiáng)度和硬度增加，而塑性和韌性隨之下降。在實(shí)際設(shè)計(jì)成分時，要根據(jù)具體技術(shù)要求確定C含量范圍，C含量過高，容易造成刀板鋼中心偏析并且會使焊接性能下降，還會削弱其他合金元素增強(qiáng)淬透性的作用；C含量過低又無法保證刀板鋼材料的強(qiáng)度和沖擊性能，因此，本發(fā)明將C含量目標(biāo)值控制在0.18％～0.26％范圍內(nèi)，優(yōu)化目標(biāo)值為0.20％～0.24％。

Si能抑制鋼中的滲碳體形成，促進(jìn)鐵素體轉(zhuǎn)變，并且通過固溶在鐵素體中，起到固溶強(qiáng)化作用，提高鐵素體基體硬度，從而提高鋼的強(qiáng)度和硬度，特別是能明顯提高鋼的彈性極限、屈服極限與強(qiáng)度極限之比(σs/σb)，Si可以減少鋼在摩擦發(fā)熱時的氧化作用，提高鋼的冷變形硬化率，提高鋼的耐磨性。而當(dāng)鋼中Si含量大于0.5％時，會導(dǎo)致鋼的焊接性能下降，因此Si含量目標(biāo)值控制在0.25％～0.45％范圍內(nèi)，優(yōu)化目標(biāo)值為0.30％～0.40％。

Mn是提高鋼淬透性的最顯著的元素，同時Mn對鐵素體有固溶強(qiáng)化作用，又是良好的脫氧劑和脫硫劑，可減弱S引起的脆性，提高鋼的強(qiáng)度和硬度，并且可以降低鋼的臨界冷卻速度，減少鋼的淬火開裂傾向。但是Mn含量增加會大幅降低鋼的焊接性能，粗化晶粒尺寸，并增加形成白點(diǎn)和鑄坯偏析的敏感性。因此Mn含量目標(biāo)值控制在0.95％～1.20％范圍內(nèi)，優(yōu)化目標(biāo)值為1.0％～1.15％。

P、S一般認(rèn)為是鋼中的有害殘余元素，會大幅增加鋼的裂紋敏感性，同時會提高鋼的低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度，降低鋼的低溫沖擊性能，因此，在不影響刀板鋼材料性能的前提下，要求P、S含量越低越好，將其控制在≦0.015％的水平。

Cr可與α-Fe形成置換固溶體，起到固溶強(qiáng)化作用，同時Cr又是強(qiáng)烈的碳化物形成元素，使得鋼的C曲線右移，能顯著提高鋼的強(qiáng)度及淬透性，但是Cr含量增加又會降低鋼的塑性和韌性，提高鋼的回火脆性，因此Cr含量目標(biāo)值控制在0.5％～0.8％范圍內(nèi)，優(yōu)化目標(biāo)值為0.58％～0.76％。

Nb是鋼中重要的微合金元素之一，主要通過細(xì)化晶粒和沉淀析出強(qiáng)化來提高鋼的強(qiáng)度和韌性，還能降低鋼的回火脆性，同時鋼中加入鈮可改善焊接性能。但是Nb含量過高會降低鋼的高溫?zé)崴苄裕菀滓痄撆鳠崃鸭y，因此Nb含量目標(biāo)值控制在0.03％～0.07％范圍內(nèi)，優(yōu)化目標(biāo)值為0.045％～0.07％。

B容易在奧氏體晶界上偏聚，減少結(jié)晶中心形核的幾率，從而使鐵素體的形核率下降，有效推遲奧氏體-珠光體轉(zhuǎn)變，從而提高鋼的淬透性，鋼中加入微量的B(0.001％～0.005％)即可顯著提高鋼的淬透性，同時B形成碳、氮化物偏聚在晶界上，細(xì)化奧氏體晶粒的同時起到沉淀強(qiáng)化的作用，提高沖擊工況下鋼的耐磨性能和屈服強(qiáng)度。但是B含量超過0.007％時，容易引起脆性，而且B與O、N親和力很強(qiáng)，易形成非金屬夾雜，因此，B含量目標(biāo)值控制在0.002％～0.004％范圍內(nèi)。

本發(fā)明通過添加鉻、鎳、微量的鈮和硼等合金進(jìn)行合金化，降低合金含量，減少了合金成本，同時能夠細(xì)化晶粒，以利于得到均勻細(xì)小的熱軋組織，提高熱軋刀板鋼材料的淬透性，是一種淬透性和綜合力學(xué)性能優(yōu)于Q345B低合金結(jié)構(gòu)鋼，且價(jià)格經(jīng)濟(jì)、能實(shí)現(xiàn)熱軋生產(chǎn)的刀板鋼材料。

下面，將結(jié)合具體例子對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

(1)成分配比

本發(fā)明實(shí)施例中的高淬透性的熱軋刀板鋼，其化學(xué)成分按重量百分比計(jì)組成為：C 0.18～0.26％、Si 0.25～0.45％、Mn 0.95～1.20％、P≦0.015％、S≦0.015％、Cr 0.5～0.8％、Nb 0.03～0.07％、B 0.002～0.004％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

基于上述化學(xué)成分組成，選取三組數(shù)據(jù)，得到例1、例2、例3三組數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1為上述各例子(即：例1、例2、、例3)及對比例的化學(xué)成分(wt/％)和晶粒度數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的對比例采用工業(yè)生產(chǎn)的Q345B低合金結(jié)構(gòu)鋼。

表1

(2)生產(chǎn)工藝

上述各例子按以下生產(chǎn)工藝生產(chǎn)：采用50kg真空感應(yīng)爐冶煉，在Φ800mm二輥可逆式熱軋機(jī)組上進(jìn)行軋制，軋制基本工藝為：加熱溫度1050～1100℃，保溫不少于30min，開軋溫度980～1020℃，終軋溫度820℃～860℃，厚度方向的軋制壓縮比不低于4：1，軋后自然冷卻至室溫。

(3)淬透性對比

將上述各例子和對比例的熱軋鋼板按照國標(biāo)GB/T 225-2006(《鋼淬透性的末端淬火試驗(yàn)方法》)加工成端淬試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)樣，在925℃左右正火，保溫30min后空冷，隨后在900℃左右加熱，保溫35min后進(jìn)行端淬試驗(yàn)，上述各例子和對比例的淬透性見表2。

表2為上述各例子及對比例的淬透性對比數(shù)據(jù)。

表2

(4)力學(xué)性能對比

將上述各例子和對比例鋼板熱處理后進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)，熱處理工藝為：加熱至900℃，保溫30min后淬火，冷速控制為22～30℃/s，隨后在480℃回火，保溫45min后空冷，上述各例子和對比例的力學(xué)性能見表3。

表3為上述各例子及對比例的力學(xué)性能數(shù)據(jù)。

表3

由表1～表3數(shù)據(jù)對比可知，本發(fā)明的刀板鋼具有高淬透性、高強(qiáng)韌性、高硬度、晶粒細(xì)化、成本經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，能完全替代Q345B鋼用作制造大型工程機(jī)械鏟斗刀板用鋼，特別適用于制造熱軋成型的的大截面近終形刀板鋼，性價(jià)比高。

上述本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的一種高淬透性的熱軋刀板鋼，具有高淬透性、高強(qiáng)韌性、晶粒細(xì)化、成本經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，能克服目前國內(nèi)廣泛使用的Q345B鋼用作刀板鋼的強(qiáng)度硬度較低、淬透性差等缺點(diǎn)，同時也能解決鑄態(tài)高合金耐磨鋼晶粒不均勻、合金成本高、焊接性差等問題，特別適用于制造熱軋成型的大截面近終形刀板鋼，可以減少后續(xù)機(jī)械加工工序，性價(jià)比高。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。