本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种高淬透性热轧刀板钢。
背景技术：
随着我国社会经济的高速发展，建筑施工行业规模进一步加大，我国现在已成为全球第一大工程机械市场。作为在工程施工中使用最为广泛的机械装备，装载机的铲斗刀板材料的使用性能直接影响工程机械的使用性价比，而在实际使用过程中，位于铲斗斗齿之间的刀板是与土方、石块、泥沙等接触最频繁的部件之一，承受极大的磨损和冲击，很容易磨损或者断裂失效，因此要求刀板钢具有高强度、高韧性、耐冲击、耐磨损等性能，同时为了方便后期进行热处理，刀板钢还应具有良好的淬透性，以使得刀板钢获得均匀而且强韧性良好的组织。
目前国内机械设备制造厂家广泛使用Q345B低合金结构钢进行机械加工和热处理来制造铲斗刀板，虽然其焊接性及低温韧性、冷冲压及切削性能都很好，但缺点是碳含量低，强度及硬度较低，耐磨性差，同时因为淬透性不好，后续需要进行多次的热处理工艺，不仅加工周期长而且成本较高，还容易污染环境。
综上，现有技术中的刀板钢，至少存在强度硬度较低、淬透性差的问题。
技术实现要素：
本发明实施例通过提供一种高淬透性热轧刀板钢，解决了现有技术中的刀板钢存在强度硬度较低、淬透性差的问题。
本发明通过本发明的一实施例提供如下技术方案：
一种高淬透性热轧刀板钢，其化学成分按重量百分比包括：碳0.18％～0.26％、硅0.25％～0.45％、锰0.95％～1.20％、磷≦0.015％、硫≦0.015％、铬0.5％～0.8％、铌0.03％～0.07％、硼0.002％～0.004％，铁。
优选地，所述碳的重量百分比具体为0.20％～0.24％。
优选地，所述硅的重量百分比具体为0.30％～0.40％。
优选地，所述锰的重量百分比具体为1.0％～1.15％。
优选地，所述铬的重量百分比具体为0.58％～0.76％。
优选地，所述铌的重量百分比具体为0.045％～0.07％。
优选地，所述硼的重量百分比具体为0.002％～0.004％。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种高淬透性热轧刀板钢，具有高淬透性、高强韧性、晶粒细化、成本经济等特点，能克服目前国内广泛使用的Q345B钢用作刀板钢的强度硬度较低、淬透性差等缺点，同时也能解决铸态高合金耐磨钢晶粒不均匀、合金成本高、焊接性差等问题，特别适用于制造热轧成型的大截面近终形刀板钢，可以减少后续机械加工工序，性价比高。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种高淬透性热轧刀板钢，解决了现有技术中的热轧刀板钢淬透性较差的技术问题。
本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种高淬透性热轧刀板钢，其化学成分按重量百分比计组成，包括：碳0.18％～0.26％、硅0.25％～0.45％、锰0.95％～1.20％、磷≦0.015％、硫≦0.015％、铬0.5％～0.8％、铌0.03％～0.07％、硼0.002％～0.004％，铁。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
本实施例提供了一种高淬透性的热轧刀板钢，其化学成分按重量百分比计组成为：C(碳)0.18％～0.26％、Si(硅)0.25％～0.45％、Mn(锰)0.95％～1.20％、P(磷)≦0.015％、S(硫)≦0.015％、Cr(铬)0.5％～0.8％、Nb(铌)0.03％～0.07％、B(硼)0.002％～0.004％，其余为Fe(铁)和不可避免的杂质。
本实施例提供的高淬透性的热轧刀板钢，适用于制造大型工程机械铲斗刀板用钢，特别适用于制造宽度大于等于2 50mm的大截面近终形热轧刀板钢。
作为一种可选的实施例，C的重量百分比具体为0.20％～0.24％，例如：0.20％、或0.21％、或0.22％、或0.23％、或0.24％。
作为一种可选的实施例，Si的重量百分比具体为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。
作为一种可选的实施例，Mn的重量百分比具体为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。
作为一种可选的实施例，Cr的重量百分比具体为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。
作为一种可选的实施例，Nb的重量百分比具体为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。
作为一种可选的实施例，B的重量百分比具体为0.002％～0.004％，例如：0.002％、0.0028％、0.0033％、0.0035％、0.0036％、0.0038％、0.004％、等等。
本实施中高淬透性的热轧刀板钢的各合金元素的作用和机理：
C是钢中最为重要的强化元素，是形成珠光体和碳化物的主要元素，其含量多少决定了钢的硬度和强度水平。一般来说，随着钢中C含量的增加，钢的强度和硬度增加，而塑性和韧性随之下降。在实际设计成分时，要根据具体技术要求确定C含量范围，C含量过高，容易造成刀板钢中心偏析并且会使焊接性能下降，还会削弱其他合金元素增强淬透性的作用；C含量过低又无法保证刀板钢材料的强度和冲击性能，因此，本发明将C含量目标值控制在0.18％～0.26％范围内，优化目标值为0.20％～0.24％。
Si能抑制钢中的渗碳体形成，促进铁素体转变，并且通过固溶在铁素体中，起到固溶强化作用，提高铁素体基体硬度，从而提高钢的强度和硬度，特别是能明显提高钢的弹性极限、屈服极限与强度极限之比(σs/σb)，Si可以减少钢在摩擦发热时的氧化作用，提高钢的冷变形硬化率，提高钢的耐磨性。而当钢中Si含量大于0.5％时，会导致钢的焊接性能下降，因此Si含量目标值控制在0.25％～0.45％范围内，优化目标值为0.30％～0.40％。
Mn是提高钢淬透性的最显著的元素，同时Mn对铁素体有固溶强化作用，又是良好的脱氧剂和脱硫剂，可减弱S引起的脆性，提高钢的强度和硬度，并且可以降低钢的临界冷却速度，减少钢的淬火开裂倾向。但是Mn含量增加会大幅降低钢的焊接性能，粗化晶粒尺寸，并增加形成白点和铸坯偏析的敏感性。因此Mn含量目标值控制在0.95％～1.20％范围内，优化目标值为1.0％～1.15％。
P、S一般认为是钢中的有害残余元素，会大幅增加钢的裂纹敏感性，同时会提高钢的低温脆性转变温度，降低钢的低温冲击性能，因此，在不影响刀板钢材料性能的前提下，要求P、S含量越低越好，将其控制在≦0.015％的水平。
Cr可与α-Fe形成置换固溶体，起到固溶强化作用，同时Cr又是强烈的碳化物形成元素，使得钢的C曲线右移，能显著提高钢的强度及淬透性，但是Cr含量增加又会降低钢的塑性和韧性，提高钢的回火脆性，因此Cr含量目标值控制在0.5％～0.8％范围内，优化目标值为0.58％～0.76％。
Nb是钢中重要的微合金元素之一，主要通过细化晶粒和沉淀析出强化来提高钢的强度和韧性，还能降低钢的回火脆性，同时钢中加入铌可改善焊接性能。但是Nb含量过高会降低钢的高温热塑性，容易引起钢坯热裂纹，因此Nb含量目标值控制在0.03％～0.07％范围内，优化目标值为0.045％～0.07％。
B容易在奥氏体晶界上偏聚，减少结晶中心形核的几率，从而使铁素体的形核率下降，有效推迟奥氏体-珠光体转变，从而提高钢的淬透性，钢中加入微量的B(0.001％～0.005％)即可显著提高钢的淬透性，同时B形成碳、氮化物偏聚在晶界上，细化奥氏体晶粒的同时起到沉淀强化的作用，提高冲击工况下钢的耐磨性能和屈服强度。但是B含量超过0.007％时，容易引起脆性，而且B与O、N亲和力很强，易形成非金属夹杂，因此，B含量目标值控制在0.002％～0.004％范围内。
本发明通过添加铬、镍、微量的铌和硼等合金进行合金化，降低合金含量，减少了合金成本，同时能够细化晶粒，以利于得到均匀细小的热轧组织，提高热轧刀板钢材料的淬透性，是一种淬透性和综合力学性能优于Q345B低合金结构钢，且价格经济、能实现热轧生产的刀板钢材料。
下面，将结合具体例子对本发明作进一步详细说明。
(1)成分配比
本发明实施例中的高淬透性的热轧刀板钢，其化学成分按重量百分比计组成为：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％，其余为Fe和不可避免的杂质。
基于上述化学成分组成，选取三组数据，得到例1、例2、例3三组数据，如表1所示。
表1为上述各例子(即：例1、例2、、例3)及对比例的化学成分(wt/％)和晶粒度数据。
本发明的对比例采用工业生产的Q345B低合金结构钢。
表1
(2)生产工艺
上述各例子按以下生产工艺生产：采用50kg真空感应炉冶炼，在Φ800mm二辊可逆式热轧机组上进行轧制，轧制基本工艺为：加热温度1050～1100℃，保温不少于30min，开轧温度980～1020℃，终轧温度820℃～860℃，厚度方向的轧制压缩比不低于4：1，轧后自然冷却至室温。
(3)淬透性对比
将上述各例子和对比例的热轧钢板按照国标GB/T 225-2006(《钢淬透性的末端淬火试验方法》)加工成端淬试验标准样，在925℃左右正火，保温30min后空冷，随后在900℃左右加热，保温35min后进行端淬试验，上述各例子和对比例的淬透性见表2。
表2为上述各例子及对比例的淬透性对比数据。
表2
(4)力学性能对比
将上述各例子和对比例钢板热处理后进行力学性能检验，热处理工艺为：加热至900℃，保温30min后淬火，冷速控制为22～30℃/s，随后在480℃回火，保温45min后空冷，上述各例子和对比例的力学性能见表3。
表3为上述各例子及对比例的力学性能数据。
表3
由表1～表3数据对比可知，本发明的刀板钢具有高淬透性、高强韧性、高硬度、晶粒细化、成本经济等优点，能完全替代Q345B钢用作制造大型工程机械铲斗刀板用钢，特别适用于制造热轧成型的的大截面近终形刀板钢，性价比高。
上述本发明实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本发明提供的一种高淬透性的热轧刀板钢，具有高淬透性、高强韧性、晶粒细化、成本经济等特点，能克服目前国内广泛使用的Q345B钢用作刀板钢的强度硬度较低、淬透性差等缺点，同时也能解决铸态高合金耐磨钢晶粒不均匀、合金成本高、焊接性差等问题，特别适用于制造热轧成型的大截面近终形刀板钢，可以减少后续机械加工工序，性价比高。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。