一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属复合板生产技术领域，特别设及一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及 其生产方法。适用于输煤煤斗、矿车车斗及水电站冲刷槽等耐磨部件。
【背景技术】
[0002] 鉴于煤斗、车斗存在煤渣和矿渣的反复摩擦及泥沙等的冲刷作用，普通碳钢无法 满足使用要求，需要使用高表面硬度的耐磨钢。但高硬度耐磨钢往往碳含量较高，在具有高 强度和高硬度的同时，塑性和初性较差，加工成型性能不佳，整体成型困难，容易产生裂纹 等问题。因此，目前在车斗等具有耐磨要求的部件，多在普碳钢Q235B等基础上堆焊一层耐 磨材或机械式内衬一层耐磨钢板，使得工件既容易成型又能满足高耐磨性能的需要，但堆 焊操作相对复杂、需要多次修补且焊料成本较高；而内衬耐磨板，在冲击、振动和反复摩擦 过程中容易脱落，不方便使用也有安全隐患。若采用热社耐磨复合板，碳钢和耐磨钢实现了 冶金结合，兼具耐磨钢的表面高硬度、良好的耐磨性和普碳钢相对优良的加工成型性能，节 省了堆焊及多次修补工序；此外复合各层之间属于牢固的冶金结合，也不会出现脱落问题。 在综合性能上大大优于单一的碳钢及碳钢堆焊耐磨层或内衬耐磨钢板的情形，大大降低修 补次数和工程造价，物美价廉，具有广阔的应用前景。
[0003]
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法，解决了使复 合板同时兼具耐磨钢和普碳钢性能的问题。 阳0化]一种普碳钢与耐磨钢复合钢板，其中，普碳钢满足GBT700~2006要求，其重量 百分含量为，C:《0. 20 %;Si:《0. 35 %;Mn:《1. 40 %;P:《0. 045 %;S:《0. 045 % ; 余量为化和不可避免杂质元素，金相组织由铁素体加珠光体组织组成。耐磨钢成分满足 GBT24186~2009要求，重量百分含量为C《0. 30%,Mn《2. 0%，Si《0. 70%，此外还含 有化：《1.0%,Ni1.0%,Mo 1.0%等增加耐磨性合金元素，余量为化和不可避免 杂质元素。在两块普碳钢之间刷涂隔离剂，隔离剂成分为MgO和Alz化，其质量比2:1。
[0006] 一种普碳钢与耐磨钢复合钢板的生产方法，除保证复合界面结合强度和探伤性能 夕F，其社制、水冷及热处理工艺的设计需要同时保证耐磨钢W及普碳钢各自的性能要求，工 艺参数控制点需要通过大量的实验才能获得。具体步骤及参数如下：
[0007] 采用双巧叠社，钢巧对称复合，上下两层为耐磨钢，中间两层为普碳钢，在碳钢与 耐磨钢之间不加助焊剂，在两层普碳钢之间加入隔离剂；然后对钢巧进行四边焊接封边，利 用真空扩散累进行抽真空处理。
[0008] 1、将冶炼好的普碳钢和耐磨钢巧分别进行开巧社制，社到设计的中间尺寸；然后 对钢巧进行表面抛磨处理，露出新鲜金属后进行复合组巧，钢巧为对称复合，上下两层为耐 磨钢，中间两层为普碳钢，且在普碳钢之间加入隔离剂。然后对钢巧进行四边焊接封边，利 用真空扩散累进行抽真空处理，真空度达到2~6X10中曰。
[0009] 2、加热溫度控制在1170~1250。一阶段直社开社溫度控制在1100~1200。 单道次压下率在15~30%，终社溫度控制在850~950°C，社后待溫入水或空冷。
[0010] 3、入水溫度控制在800 ±20 °C，水冷冷速15~25°C/S，终冷溫度300~400 °C。
[0011] 4、对空冷板进行离线调质热处理，880~940°C泽火后再经250~450°C回火。
[0012] 本发明的普碳钢与耐磨钢复合钢板：其复合界面的剪切强度在210MPaW上，探伤 整体无缺陷，即100%结合。同时可保证普碳钢和耐磨钢的各项性能要求，耐磨钢表面硬度 达到360~440皿。
[0013] 本
【发明内容】
的构成要点立足于W下认识：钢巧结合面的氧化铁皮清理效果对于钢 板的复合效果影响有较大的影响，为满足钢巧复合的要求，真空度需要达到10 3化级的高 真空要求。社制过程社钢工艺的设计需要兼顾两块钢板的复合效果（即复合界面的剪切强 度）W及耐磨钢和普碳钢各层的相关性能要求，因此需要独特的社制及水冷或热处理工艺 来加W实现。
[0014] 本发明的优点在于，所述的Q235B+NM400复合钢板，其复合效果良好，界面的剪切 强度在210MPaW上，探伤整体无缺陷。复合各层具有较高的力学性能，Q235B抗拉强度达 至IJ450MPa，20°C冲击功达到80JW上，耐磨钢抗拉强度达到1390MPa，表面硬度达到360~ 440皿，断后伸长率达到16%W上。具有非常优良的强初性、成型性与耐磨性。减少了矿车 车斗、冲刷槽等耐磨部件的修补频率，提高了耐磨板的耐磨质量和使用寿命，对节能降耗等 具有重要意义。
【附图说明】
[0015] 图1为钢巧组巧示意图。其中，耐磨钢1，隔离剂2,普碳钢3。
[0016] 图2为本发明的一种金相组织。 阳017] 图3为本发明的另一种金相组织。
【具体实施方式】 阳〇1引 实施例1
[0019]本实验钢种基材Q235B化学成分C:0. 15%，Si:0. 25%，Mn:0. 8%，P:0. 015%，S: 0.01%，余量为化和不可避免杂质元素。耐磨层醒360成分为C:0. 16%，Mn:l.6%,Si: 0. 30%，此外还含有化：0. 5%,Ni:0. 6%,Mo:0. 5%等增加耐磨性合金元素。钢板规格 为：（8+6)X2040X12000mm(厚度X宽度X长度），其中Q235B厚度为8mm，NM360厚度为 6mmO
[0020] 生产方法包括钢巧组巧、加热、控社、水冷，具体为；
[OOW(1)将按化学成分设计冶炼好的钢巧进行开巧社制；碳钢Q235B中间巧厚度60mm， 耐磨钢中间巧厚度45mm，利用锐床进行复合面的表面清理，Q235B之间加入隔离剂，然后对 钢巧进行焊接封边，利用真空扩散累进行抽真空处理，真空度达到4X10中a。 阳02引 似加热溫度控制在1200±20°C，粗社开社溫度控制在1170 + 10。首道次压下 率为15%，终社溫度控制在920 +20°C，社后待溫入水。
[0023] (3)入水溫度控制在800±20°C，冷速25°C/S，终冷溫度300°C。
[0024] 生产的产品性能见下表1 ; 阳0对表1钢板性能
[0027] 实施例2
[0028]本实验钢种基材Q235B化学成分C:0. 15%，Si:0. 25%，Mn:0. 8%，P:0. 015%，S: 0.01%，余量为化和不可避免杂质元素。耐磨层NM400成分为C:0. 16%，Mn:1.7%,Si: 0. 30%，此外还含有化：0. 7%,Ni:0. 8%,Mo:0. 6%等增加耐磨性合金元素。钢板规格 为：（15+5)X2060X12000mm(厚度X宽度X长度），其中Q235B厚度为15mm，NM400厚度 为 5mm。
[0029] 生产工艺包括钢巧组巧、加热、社制、空冷和热处理，具体为；
[0030] (1)将按化学成分设计冶炼好的钢巧进行开巧社制；碳钢Q235B钢巧厚度110mm， NM400中间钢巧厚度36mm，利用锐床进行复合面的表面清理，Q235B之间加入隔离剂，然后 对钢巧进行焊接封边，利用真空扩散累进行抽真空处理，真空度达到2X1(T3化。 阳〇3U 似加热溫度控制在1200±20°C，粗社开社溫度控制在1170 + 10。首道次压下 率为12%，终社溫度控制在900±20°C，社后空冷。
[0032] (3)对空冷板进行调质处理，泽火溫度900°C，冷速25°C/S;回火溫度300°C，空 冷。
[0033] 生产的产品性能见下表2 ;
[0034] 表2钢板性能
[0036] 实施例3
[0037]本实验钢种基材Q235B化学成分C:0. 15%，Si:0. 25%，Mn:0. 8%，P:0. 015%，S: 0.01%，余量为化和不可避免杂质元素。耐磨层NM400成分为C:0. 16%，Mn:1.7%,Si: 0. 30%，此外还含有化：0. 7%,Ni:0. 8%,Mo:0. 6%等增加耐磨性合金元素。钢板规格 为：（20+6)X2060X12000mm(厚度X宽度X长度），其中Q235B厚度为20mm，NM400厚度 为 6mm。
[0038] 生产方法包括钢巧组巧、加热、社制、空冷和热处理，具体为；
[0039] (1)将按化学成分设计冶炼好的钢巧进行开巧社制；碳钢Q235B钢巧厚度140mm， NM400中间钢巧厚度45mm，利用锐床进行复合面的表面清理，Q235B之间加入隔离剂，然后 对钢巧进行焊接封边，利用真空扩散累进行抽真空处理，真空度达到5X10中曰。 W40] 0)加热溫度控制在1200±20°C，粗社开社溫度控制在1170 +10。首道次压下 率为10%，终社溫度控制在900 +20°C，社后空冷。
[0041] (3)对空冷板进行调质处理，泽火溫度930°C，冷速25°C/S;回火溫度300°C，空 冷。
[0042] 生产的产品性能见下表3; 阳0创表3钢板性能
【主权项】
1. 一种普碳钢与耐磨钢复合钢板，其特征在于：普碳钢满足GBT700~2006要求，其重 量百分含量为，C:彡 0· 20%;Si:彡 0· 35%;Mn:彡 1. 40%;P:彡 0· 045%;S:彡 0· 045% ; 余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由铁素体加珠光体组织组成；耐磨钢成分满足 GBT24186~2009要求，重量百分含量为，C彡0· 30%;Mn彡2. 0% ;Si彡0· 70%，此外还含 有Cr:彡1. 0%，Ni:彡1. 0%，Mo:彡1. 0%合金元素，余量为Fe和不可避免杂质元素；两 块普碳钢之间刷涂隔离剂，隔离剂成分为MgO和A1203，其质量比2:1。2. -种权利要求1所述的复合钢板的生产方法，其特征在于，具体步骤及参数如下： 1) 将冶炼好的普碳钢和耐磨钢坯分别进行开坯乳制，乳到设计的中间尺寸；然后对钢 坯进行表面抛磨处理，露出新鲜金属后进行复合组坯，钢坯为对称复合，上下两层为耐磨 钢，中间两层为普碳钢，且在普碳钢之间加入隔离剂；然后对钢坯进行四边焊接封边，利用 真空扩散栗进行抽真空处理，真空度达到2~6X103Pa; 2) 加热温度控制在1170~1250°C，一阶段直乳开乳温度控制在1100~1200°C，单道 次压下率在15~30%，终乳温度控制在850~950°C，乳后待温入水或空冷； 3) 入水温度控制在800±20°C，水冷冷速15~25°C/S，终冷温度300~400°C; 4) 对空冷板进行离线调质热处理，880~940°C淬火后再经250~450°C回火。3. 根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述的步骤1)中，在碳钢与耐磨钢 之间不加助焊剂。4. 根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，复合钢板的复合界面的剪切强度在 210MPa以上。
【专利摘要】一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法,属于金属复合板生产技术领域。普碳钢满足GBT700～2006要求，耐磨钢满足GBT24186～2009要求，隔离剂成分为MgO和Al2O3。将冶炼好的普碳钢和耐磨钢坯分别进行开坯轧制，四边焊接封边，抽真空处理；轧后待温入水或空冷；入水温度控制在800±20℃，对空冷板进行离线调质热处理。优点在于，提高了耐磨板的耐磨质量和使用寿命，对节能降耗等具有重要意义。
【IPC分类】B21B1/38, B21B37/74, C22C38/08, C22C38/04, C22C38/60, C22C38/12, C22C38/18
【公开号】CN105363780
【申请号】CN201510672966
【发明人】王小勇, 刘建明, 隋鹤龙, 孙启昆, 王东, 马长文, 顾林豪, 王海宝
【申请人】首钢总公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月16日