本发明属于耐磨钢制造领域，具体涉及一种hb500级中厚板耐磨钢板及制造方法。
背景技术：
耐磨钢是重要的基础材料之一，广泛应用于矿山机械、煤炭采运、工程机械、建材、电力机械、铁路运输等领域，按金相组织分类，分为奥氏体型耐磨钢、马氏体型耐磨钢和贝氏体型耐磨钢，其中马氏体耐磨钢一般采用mn、mo、cr、ni等元素合金化，有时也添加nb、v、ti等微合金元素，通过淬火+回火得到以马氏体为主的组织，在实际应用中显示出了优良综合力学性能。
然而在钢铁行业严峻的市场竞争及资源日益匮乏的形势下，采用离线淬火+回火的工艺路线生产的马氏体耐磨钢虽组织性能满足产品要求，但其未能充分利用轧后余热，且工艺路线较长，能源消耗大，生产成本较高，在钢铁行业朝着短流程、低能耗的方向发展的背景下，市场竞争力不强。
中国发明专利申请(公开号为cn101676425a)公开了一种高强度马氏体耐磨钢，其化学成分按重量百分比计为：0.1％≤c≤0.2％，0.5％≤si≤1.0％，1.0％≤mn≤2.0％，p≤0.009％，s≤0.004％，al≤0.03％，0.02％≤nb≤0.04％，0.02％≤ti≤0.03％，0.015％≤v≤0.060％，0.0015％≤b≤0.0020％，其余为fe以及其它不可避免的杂质。本发明专利申请高强度马氏体耐磨钢生产工艺为：转炉或电炉冶炼-真空炉二次精炼-铸坯或铸锭-钢坯或钢锭再加热-tmcp+快速冷却工艺-钢板，本发明高强度马氏体耐磨钢具有极高的强度、硬度、韧性以及耐磨性，但快速冷却后的钢板可能由于冷速不均导致钢板存在较大的内应力，未经回火可能限制韧性。
中国发明专利申请(公开号cn107513661a)公开了一种具有耐腐蚀性能耐磨钢板及其生产方法，钢板化学成分组成及质量百分含量为：0.18％≤c≤0.23％，0.60％≤si≤0.80％，1.20％≤mn≤1.60％，p≤0.010％，s≤0.002％，0.85％≤cr≤1.15％，0.25％≤mo≤0.35％，0.60％≤al≤0.80％，0.20％≤ni≤0.30％，0.04％≤v≤0.06％，余量为fe和不可避免的杂质；钢板生产方法包括冶炼+连铸、电渣重熔、加热、轧制、扩氢、淬火、回火工序。本发明通过对钢板化学成分调整，结合合适的冶炼、加热、轧制、热处理等工艺技术，生产的钢板力学性能优良，耐腐蚀性能也显著提高，但该钢不仅采用淬火+回火的工艺路线，还需电渣重熔，生产成本较高。
中国发明专利申请(公开号cn1109919a)提供了一种低合金耐磨钢，其成分重量百分比为：c：0.5～0.6％，si：0.9～1.2％，mn：1.4～1.7％，cr：1.35～1.60％，mo：0.3～0.5％，v：0.05～0.10％，ti：0.03～0.06％，re：0.02～0.04％，强度和耐磨性均较好，但大量添加提高淬透性的合金元素，成本较高，c、si含量高易产生淬火裂纹，添加稀土元素与目前提倡的节约资源相违背。
可见，现有技术中低合金马氏体耐磨钢存在生产成本较高、工艺流程长的现实难题，因此有必要进行新的合金化设计，优化生产工艺，降低生产成本。
技术实现要素：
本发明的目的就是要提供一种能提高淬透性、降低能源消耗的hb500级中厚板耐磨钢板及制造方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：hb500级中厚板耐磨钢板，其特征在于：其化学元素成分及其重量百分比为：c：0.26～0.31％、si：1.4～1.6％、mn：3.8～4.1％、ni：0.38～0.42％、mo：0.20～0.35％、v：0.15～0.25％、p≤0.010％、s≤0.005％、[h]≤1ppm，满足0.45％≤v+mo≤0.6％，其余为fe及不可避免的夹杂，且钢板的厚度为20～70mm。。
各元素含量控制的机理及作用如下：
1)c是提高材料耐磨性能最廉价的元素，也是钢中合金元素形成碳化物必不可少的元素，随着含碳量的增加，硬度、强度和耐磨性提高，但塑韧性和焊接性能降低。综合考虑，c重量百分含量为0.26～0.31％即可，优选0.27～0.28％。
2)si可缩小奥氏体相区，在碳含量较低的情况下，si可显著降低钢的临界冷却速度，使最终产物形成细化的马氏体组织。在常见的固溶元素中，si仅次于p，固溶于铁素体和奥氏体中，可提高它们的硬度和强度，si可降低碳在铁素体中的扩散速度，使回火时析出的碳化物不易聚集，提高回火稳定性。si可减少摩擦发热时的氧化作用，提高钢的冷变形硬化率和耐磨性，硅锰钢的耐磨性随si含量的增加而提高。综合考虑，si重量百分含量为1.4～1.6％为宜，优选1.55～1.56％。
3)mn是最经济的提高淬透性的元素，可显著降低钢的ar1温度、奥氏体的分解速度和马氏体转变温度，锰还可显著降低钢的临界淬火速度，与fe无限固溶能提高硬度和强度。但mn含量若太高，会增加钢的回火脆性，综合考虑，mn重量百分含量为3.8～4.1％为宜，优选3.91～4.0％。
4)ni可提高淬透性，与mo结合时，淬透性更优，ni既可以提高钢的强度，又可使韧性保持极高的水平，综合考虑，ni重量百分含量为0.38～0.42％为宜，优选0.41～0.42％。
5)mo显著抑制贝氏体和铁素体转变，在调质态低合金耐磨钢中，mo能细化晶粒，同时增加抗腐蚀能力，mo固溶于铁素体和奥氏体时，可使c曲线右移，提高淬透性，另外，mo还能避免钢在400～500℃左右回火时出现的脆化现象(第二类回火脆性)，提高回火稳定性，使得钢在较高的温度下回火时，更有效地消除或降低残余应力，综合考虑，mo重量百分含量为0.20～0.35％，优选0.32～0.34％。
6)v在钢中主要是碳化物形式存在，主要作用是细化钢的组织和晶粒，提高钢的综合性能，v增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应。在调质钢中主要是提高钢的强度和屈强比，细化晶粒，降低过热敏感性。综合考虑，v重量百分含量为0.15～0.25％，优选0.21～0.22％。
7)p、s是钢中有害的杂质元素，钢中p易在钢中形成偏析，降低钢的韧性和焊接性能，s已形成塑性硫化物，使钢板产生分层，恶化钢板性能，故p、s含量越低越好，综合考虑，将钢的p、s含量为p≤0.010％，s≤0.005％。
8)h是钢中最有害的元素，且强度越高，影响越大。钢中溶有氢会产生氢脆、白点等缺陷，在固态钢中溶解度极小，在高温时融入钢液，冷却时来不及逸出形成高压细微气孔，使塑性、韧性和疲劳强度急剧降低，严重时造成裂纹、脆断，故对于nm500高级别耐磨钢来说，h元素越低越好，综合考虑，将钢的[h]≤1ppm即可，优选0.6ppm≤[h]≤0.7ppm。
9)多元少量合金元素对淬透性的影响明显大于单一合金的影响，同时添加v和mo比单独添加mo元素对淬透性的提高作用更大，尽管前者总量少于后者。因此，本发明中要求v+mo≥0.35％，主要是为了充分发挥协同作用，但由于已经添加了3％～3.3％的mn，v+mo过高，会造成元素的富余，提高了生产成本，因此综合考虑，0.45％≤v+mo≤0.6％。
还提供一种如权利要求1所述hb500级中厚板耐磨钢板制造方法，包括以下步骤：
1)冶炼、铸造
按所述成分及重量百分比混合均匀形成铁水，然后将铁水经深脱s处理，再用rh真空系统精炼钢水，最后铸造成铸坯；
2)加热
将铸坯加热至1200～1250℃、并保温160～190min；
3)轧制
轧制工艺采取tmcp工艺，开轧温度1100～1160℃，精轧开轧温度900～940℃，终轧780～810℃，末三道次累计压下率20～40％，；
4)淬火、冷却
轧制后采用在线淬火，并喷水冷却，开冷温度720～770℃，冷速30～42℃/s，返红温度230～280℃，热处理工艺回火温度560～610℃，回火时间为板厚×3.5～4.5min/mm。
经冶炼、浇注成铸坯后，在中厚板轧机上进行轧制，加热温度采用低温加热，控制在1200℃～1250℃，以保证细小的奥氏体晶粒，保温160min～190min，使奥氏体均匀化。
轧制工艺采取tmcp工艺，开轧温度1100℃～1160℃，精轧开轧温度900℃～940℃，终轧780℃～810℃，末三道次累计压下率20％～40％，主要目的在于促使晶粒细化均匀，轧后采用在线淬火，迅速喷水冷却，开冷温度720℃～770℃，冷速30℃/s～42℃/s，返红温度230℃～280℃，热处理工艺采用高温回火，回火温度560℃～610℃，回火时间为板厚×3.5～4.5min/mm，采用高温回火可获得回火索氏体组织，更加充分的释放内应力，减少裂纹产生的可能性，显著降低使用过程中开裂的几率。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1)采用tmcp+回火工艺代替常规离线淬火+回火工艺，降低了能源消耗，缩短生产周期，生产成本显著降低；
2)淬透性好，组织性能均匀，残余应力小，避免耐磨钢重复高温加热可能带来的微裂纹源，应用过程中出现开裂的风险显著降低；
3)布氏硬度470以上。
附图说明
图1为发明hb500级中厚板耐磨钢板金相组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
以下实施例中采取冶炼、浇注成铸坯后，在中厚板轧机上进行轧制，随后进行回火处理。
表1各实施例及对比例化学成分及重量百分比
表2各实施例及对比例工艺参数
根据gb/t228和gb/t231国家标准，测试实施例1～4所述低成本hb500级中厚板耐磨钢的性能如表3所示，可见，4种工艺下生产的hb500硬度与实施例基本处于同一水平，说明实施例在缩短工艺路线和降低生产成本的前提下，并未降低其力学性能，厚度方向心部硬度至少达表面硬度的91％以上，而对比例中仅能达到表面硬度的78～83％，说明实施例的淬透性比对比例更好，显微组织为回火索氏体，表面硬度均匀也可反应显微组织均匀性，组织性能的均匀性好，残余应力小，且可避免耐磨钢重复高温加热可能带来的微裂纹源，应用过程中出现开裂的风险显著降低。
表3各实施例及对比例力学性能
从图1中可以看出，本发明制造的hb500级中厚板钢板，为回火索氏体，淬透性好，组织性能均匀，残余应力小。