专利名称：耐磨钢、制造耐磨钢的方法、以及由其制成的物品的制作方法
耐磨钢、制造耐磨钢的方法、以及由其制成的物品发明背景发明领域本发明涉及一种耐磨钢、并且更特别地涉及一种具有良好淬透性、良好可焊性、以及高韧度的耐磨钢，并且涉及其制造方法。相关技术的说明用于制造多种工具的钢必须具有高的耐磨蚀和耐磨损性以及高的韧度以便避免断裂，这些工具是被用来对磨蚀材料进行提取、移动、以及加工的工具，这些磨蚀材料是诸如长途卡车车厢、推土机、斜槽、以及其他用于开采(煤炭、硬岩、金、银、以及其他物质)、木材和纸、生物质、采石、或者其他类似行业的材料处理设备的衬里。一般，耐磨蚀性和耐磨损性随着硬度和淬透性的增加而增加，而韧度经常随着硬度和淬透性的增加而降低。因此,希望的是用于这些应用的钢具有高硬度和淬透性以及高韧度的组合。此类钢一般包括显著量值的合金元素诸如Cr、N1、S1、以及Al来实现高硬度和淬透性与良好韧度的组合，这会使得它们是昂贵的并且难以焊接。发明概述本发明是针对一种耐磨钢、一种用于制造耐磨钢板的方法，以及用其制造的物品。本发明的钢的主要组成按重量％计为:0.20%-0.30%的碳、0.40%-1.25%的锰、最大为0.05% 的磷、最大为 0.01% 的硫、0.20%-0.60% 的硅、0.50%-1.70% 的铬、0.20%-2.00% 的镍、0.07%-0.60% 的钥、0.022% 的-0.10% 的钛、0.001%_0.10% 的硼、0.027%-0.10% 的铝、余量的铁以及附带的杂质。本发明的钢板可以具有回火马氏体的显微结构、至少440HBW表面硬度、至少为表面硬度的90%的中间厚度处硬度，以及在-60° F下为至少20ft-lbs并且在室温下为至少40ft-lbs的横向方向上的韧度。
`
本发明的用于制造本发明耐磨钢板的方法包括:熔化并且浇铸出一个具有以上详细说明的组成的钢锭或厚板、将该钢锭或厚板热轧成具有希望厚度的板、将该板在1650° F-1700。F奥氏体化、将该板水淬、并且将该板在350° F_450° F下回火。附图的简要说明
图1显示了耐磨钢和现有技术钢的实验室熔化的熔炼体(heat)的乔米尼(Jominy)淬透性曲线；图2A显示了实验室生产的耐磨钢板的纵向样品的夏比(Charpy)冲击能量；并且图2B显示了实验室生产的耐磨钢板的横向样品的夏比冲击能量。优选实施方式的说明本发明的耐磨钢的主要组成按重量％计为:0.20%-0.30%的碳、0.40%-1.25%的锰、最大为 0.05% 的磷、最大为 0.01% 的硫、0.20%-0.60% 的硅、0.50%-1.70% 的铬、0.20%-2.00%的镍、0.07%-0.60% 的钥、0.022% 的-0.10% 的钛、0.001%_0.10% 的硼、0.027%-0.10% 的铝、余量的铁以及附带的杂质。它可以更窄地由以下各项组成(按重量％计):0.22%-0.26%的碳、0.70%-0.90%的锰、最大为0.025%的磷、最大为0.003%的硫、0.20%-0.40%的硅、0.80-1.00% 的铬、0.40-0.60% 的镍、0.07%_0.15% 的钥、0.022%-0.04% 的钛、0.001%_0.003%的硼、0.027%-0.06%的铝、余量的铁以及附带的杂质。并且正常地，该组合物的主要组成可以按重量％计为:0.24%的碳、0.80%的锰、最大为0.010%的磷、最大为0.003%的硫、0.25%的硅、0.90%的铬、0.50%的镍、0.10%的钥、0.03%的钛、0.0015%的硼、0.035%的铝、余量的铁以及附带的杂质。每种合金元素的范围都经过选择以便实现必要的硬度和淬透性同时维持良好的可焊性。每种合金元素的下限必须是能实现希望的硬度，且上线是必须能确保良好的可焊性。另外，Cr+Mn+Mo可以最小等于1.4%和/或Ni+Si+Cr可以最小等于1.4%、和/或Cr+Si可以最小等于1%，以便确保实现必要的硬度和淬透性从而提供良好的耐磨性。可以将这种钢熔化并且浇铸成钢锭或板坯。在该熔化和浇铸的过程中，可以根据本领域已知的常见方法将该钢进行脱氧、脱硫、真空脱气、并且针对硫化物形状控制进行处理。脱硫和/或硫化物形状控制可以用于减少大块硫化物夹杂物的量值，该大块硫化物夹杂物的量值会通过充当裂纹成核点而加剧韧度的降低。然后可以将该钢热轧成I英寸或更小厚度的板。可以利用横轧来改进横向方向的韧度。在热处理之前可以将该钢板保持最小24小时以便允许来自该熔化和/或热轧过程中的任何氢从该钢板中脱气。可以将该钢板在1650° F-1700° F进行奥氏体化(每英寸厚度持续最小30分钟)、水淬、并且然后在350-450° F下回火(每英寸厚度最小I小时)以便形成回火马氏体的显微结构。每英寸厚度的奥氏体化时间超过I小时可能导致晶粒生长和/或冲击强度的损失，并且每英寸厚度的回火时间超过2小时可能导致有害的表面氧化。所得到的钢板具有的表面硬度可以为至少440HBW，中间厚度处的硬度为表面硬度的至少90%，纵向屈服强度为1200MPa或者更大、纵向拉伸强度为1450MPa或者更大，并且横向方向上的韧度在-60° F下为 至少20ft-lbs并且在室温下为至少40ft-lbs。该钢可以进一步具有为440HBW-514HBW的表面硬度。将三个钢熔炼体(A、B、C)熔化在一个45kg (1001b)的真空感应炉中。将每个熔炼体(heat)从顶部浇铸到铁质模具中以便对每个熔炼体产生一个钢锭，尺寸为约125mm乘125mm乘360mm (5x5x14英寸)。这三个钢熔炼体具有的组成如表I中所示，其中熔炼体C表示本发明的钢。表I
权利要求
1.一种耐磨钢，其主要组成按重量％计为:0.20%-0.30%的碳、0.40%-1.25%的锰、最大为 0.05% 的磷、最大为 0.01% 的硫、0.20%-0.60% 的硅、0.50%-1.70% 的铬、0.20%-2.00% 的镍、0.07%-0.60% 的钥、0.022%-0.10% 的钛、0.001%_0.10% 的硼、0.027%-0.10% 的铝、余量的铁以及附带的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐磨钢，其中表面硬度为至少440HBW并且中间厚度处的硬度为该表面硬度的至少90%。
3.根据权利要求1所述的耐磨钢，其中显微结构是回火马氏体。
4.根据权利要求1所述的耐磨钢，其中在横向方向上的韧度在-60°F下为至少20ft-lbs并且在室温下为至少40ft-lbs。
5.根据权利要求1所述的耐磨钢，其中该表面硬度是至少440HBW。
6.根据权利要求5所述的耐磨钢，其中该表面硬度是处于440HBW与514HBW之间。
7.根据权利要求1所述的耐磨钢，其主要组成按重量％计为:0.22%-0.26%的碳、0.70%-0.90%的锰、最大为0.025%的磷、最大为0.003%的硫、0.20%-0.40%的硅、0.80-1.00% 的铬、0.40-0.60% 的镍、0.07%_0.15% 的钥、0.022%-0.04% 的钛、0.001%_0.003%的硼、0.027%-0.06%的铝、余量的铁以及附带的杂质。
8.根据权利要求1所述的耐磨钢，其主要组成按重量％计为:0.24%的碳、0.80%的锰、最大为0.010%的磷、最大为0.003%的硫、0.25%的硅、0.90%的铬、0.50%的镍、0.10%的钥、0.03%的钛、0.0015%的硼、0.035%的铝、余量的铁以及附带的杂质。
9.根据权利要求1所述的耐磨钢，其中该钢已经在1650°F-1700° F下奥氏体化、水淬、并且在350° F-450。 F下回火。
10.根据权利要求1所述的耐磨钢,其中Cr+Mn+Mo最小为1.4%。
11.根据权利要求1所述的耐磨钢，其中Ni+Si+Cr最小为1.4%。
12.根据权利要求1所述的耐磨钢，其中Cr+Si最小为1%。
13.一种用于生产耐磨钢板的方法，包括: a.熔化并烧铸出一个钢锭或者板还，该钢锭或者板还的主要组成按重量％计为:0.20%-0.30% 的碳、0.40%-1.25% 的锰、最大为 0.05% 的磷、最大为 0.01% 的硫、0.20%_0.60%的娃、0.50%-1.70% 的铬、0.20%-2.00% 的镍、0.07%_0.60% 的钥、0.022%-0.10% 的钛、0.001%-0.10%的硼、0.027%-0.10%的铝、余量的铁以及附带的杂质； b.将该钢锭或板坯热轧至希望的厚度； c.将该板在1650°F-1700° F进行奥氏体化； d.将该板进行水淬；并且 e.在350°F-450。F下将该板进行回火。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在该熔化和浇铸步骤的过程中，将该钢进行脱氧、脱硫、真空脱气、针对硫化物形状控制进行处理、或者进行它们的组合。
15.根据权利要求13所述的方法，其中在该热轧步骤中使用了横轧。
16.根据权利要求13所述的方法，其中显微结构是回火马氏体。
17.根据权利要求13所述的方法，其中在横向方向上的韧度在-60°F下为至少20ft-lbs并且在室温下的为至少40ft-lbs。
18.根据权利要求13所述的方法，其中表面硬度为至少440HBW并且中间厚度处的硬度为该表面硬度的至少90%。
19.根据权利要求13所述的方法，其中该钢的主要组成按重量％计为:0.22%-0.26%的碳、0.70%-0.90%的锰、最大为0.025%的磷、最大为0.003%的硫、0.20%-0.40%的硅、0.80-1.00% 的铬、0.40-0.60% 的镍、0.07%_0.15% 的钥、0.022%-0.04% 的钛、0.001%_0.003%的硼、0.027%-0.06%的铝、余量的铁以及附带的杂质。
20.根据权利要求13所述的方法，其中该钢的主要组成按重量％计为:0.24%的碳、0.80%的锰、最大为0.010%的磷、最大为0.003%的硫、0.25%的硅、0.90%的铬、0.50%的镍、0.10%的钥、0.03%的钛、0.0015%的硼、0.035%的铝、余量的铁以及附带的杂质。
21.一种由权利要求1所述的耐磨钢制成的耐磨物品。
22.根据权利要求21所述的耐磨 物品，其中显微结构是回火马氏体并且表面硬度是至少 440HBW。
全文摘要
一种耐磨钢的主要组成按重量%计为0.20%-0.30%的碳、0.40%-1.25%的锰、最大为0.05%的磷、最大为0.01%的硫、0.20%-0.60%的硅、0.50%-1.70%的铬、0.20%-2.00%的镍、0.07%-0.60%的钼、0.022%-0.10%的钛、0.001%-0.10%的硼、0.027%-0.10%的铝、余量的铁以及附带的杂质。可以将该钢熔化并且铸成钢锭或者板坯、热轧至所希望的板厚度；在1650°F-1700°F下进行奥氏体化；水淬；并且在350°F-450°F下回火。所得到的钢板具有的表面硬度可以为至少440HBW，中间厚度处的硬度为表面硬度的至少90%，并且横向方向上的韧度在-60°F下为至少20ft-lbs并且在室温下为至少40ft-lbs。
文档编号C21D8/00GK103228807SQ201180056549
公开日2013年7月31日 申请日期2011年11月22日 优先权日2010年11月30日
发明者V·姆迪 申请人:钴碳化钨硬质合金公司