一种多元合金化高强高耐磨钢及热轧板的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明创造属于高强度高耐磨性热社钢技术领域，尤其是设及一种多元合金化高 强高耐磨钢及热社板的制造方法。
【背景技术】
[0002] 目前应用于煤炭开采领域最为广泛的耐磨钢是中、低合金型耐磨钢。代表钢种有 瑞典的HARD0X系列（W下简称皿系列）；日本J阳的邸系列；武钢的醒系列和宝钢的 B-HARD系列等。中、低合金型耐磨钢是一类经泽火+回火后，使其显微组织为马氏体或马 氏体-贝氏体组织的低碳合金结构钢。此类耐磨钢的耐磨性能，尤其是厚板的耐磨性能由 表层到屯、部明显衰减，运是马-贝型耐磨钢的主要缺点。另外，生产实践中发现中、低合金 马-贝型耐磨钢在有冲击、疲劳工况下的使用效果并不理想。虽然中、低合金耐磨钢具有相 对较好的冲击初性，但长期服役于冲击、磨损工况时，材料易发生疲劳应力开裂，进而影响 服役寿命。在有冲击、磨损、疲劳等复杂工况条件下服役时，对材料的抗冲击、耐磨损、耐疲 劳断裂初性、疲劳裂纹敏感性的综合性能要求非常高，此时中、低合金耐磨钢的使用性能已 无法满足上述煤炭开采的复杂工况。
[0003] 另一大类应用较为广泛的耐磨钢是高儘钢。儘系耐磨钢的历史悠久，使用安全性 能高，在各类磨损条件下均得到了广泛的应用，特别是在冲击磨料磨损条件下更好的发挥 了其加工硬化的作用。儘系耐磨钢在煤矿机械装备上的应用又W高儘耐磨钢最为广泛，其 强化机理与耐磨机理非常有特点，即在较大冲击载荷下材料浅表层发生形变诱发李晶强 化、位错缠结等，钢材表面硬度与强度急剧提高，并且运种加工硬化现象仅存在于表层区 域，钢材的基体仍为初性优异的单一奥氏体组织。同时，强化后其耐磨性能、冲击初性、疲劳 裂纹扩展速率远优于中、低合金马贝相变强化型耐磨钢。但是，在实际的应用中发现，由于 煤炭开采过程中外界所提供的冲击能量不足W完全发挥其形变硬化能力，高儘耐磨钢的强 化系数较低，形变硬化程度并没有达到理想的数值。应用于矿石破磨机的衬板、物料输送管 道、挖掘机斗齿、中部槽履带板等的钢材强化效果和耐磨性均不尽如人意。
[0004] 煤机在井下工作时，刮板输送机中部槽在运行过程中要承受煤、刮板和链条的剧 烈摩擦，经受磨粒、冲击等摩擦磨损；另外，还要承受采煤机的运行负荷，推、拉液压支架的 侧向力和纵向力，大煤块、岩石卡死在槽中时的挤压、冲击力等。因此，中部槽应具有足够的 强度、刚度和耐磨性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决上述机械设备中耐磨钢在中、低冲击载荷下耐磨性能及疲劳 磨损性能不佳的问题。
[0006] 本发明创造采用的技术方案是：
[0007] 提供一种多元合金化高强高耐磨钢，化学成分重量百分比为：C:1. 0-1. 2 %， Si:0. 6-1. 0%，Μη:8. 0-10. 0%，P<0. 02%，S<0. 02%，Cr:1. 5-2. 5%，Mo:0. 2-0. 5%，V: 0. 6-1. 0%，佩：0. 02-0. 06%，Ti:0. 01-0. 1%，A1 :0. 03-0. 08%，其余为化和不可避免的杂 质。
[000引进一步的，所述C的重量百分比为1. 01-1. 19%。
[0009] 进一步的，所述Si的重量百分比为0. 61-0. 98%。
[0010] 进一步的，所述Μη的重量百分比为8. 02-9. 99 %。
[0011] 进一步的，所述化的重量百分比为1.55-2.47 % ;所述佩的重量百分比为 0. 02-0. 06%。
[0012] 进一步的，所述Mo的重量百分比为0.22-0. 49 % ;所述Ti的重量百分比为 0. 03-0. 09%。
[0013] 进一步的，所述V的重量百分比为0.61-0. 98% ;所述A1的重量百分比为 0. 03-0. 07%。
[0014] 进一步的，一种元合金化高强高耐磨钢的热社板制造方法，包括：炼钢-连铸-加 热-热社-热处理，在所述连铸过程中，连铸诱铸溫度1370-1390°C，得到板巧；
[0015] 在所述加热过程中，板巧保溫溫度为1160-1200°C;
[0016] 在所述热社过程中，板巧社制溫度区间为1000-1180°C;
[0017] 在所述热处理过程中，热社板水初开始溫度为1000-1070°C，水初终止溫度为 200-300°C；
[0018] 进一步的，所述耐磨钢热社板的抗拉强度> 900MPa，屈服强度> 480MPa;所述耐 磨钢热社板的开V型缺口冲击吸收功：25°C冲击功Akv> 100J，-40°C冲击功Akv为40-50J， 布氏硬度为220-240皿。
[001引进一步的，所述耐磨钢热社板在200N载荷滑动磨损条件下，其磨损率 ^20X10W/N·m0
[0020] 所述炼钢按如下成分组成的重量百分比配料：C:1. 0-1. 2%，Si:0.6-1.0 %， Μη:8. 0-10. 0%，P<0. 02%，S<0. 02%，Cr:1. 5-2. 5%，Mo:0. 2-0. 5%，V:0. 6-1. 0%，佩： 0.02-0. 06%，Ti:0. 01-0. 1%，A1 :0. 03-0. 08%，其余为化和不可避免的杂质。
[0021] 本发明创造具有的优点和积极效果是：通过优化合金元素成分和含量，合理调整 C、Μη元素配比，获得一种高强度高耐磨性的热社中儘耐磨钢。此种钢的特点是：在钢中加 入Ti、V、Nb等微合金化元素，具有细化晶粒的作用，并且可与碳形成合金碳化物，固溶处理 后弥散分布在晶粒内，起到第二相强化作用，使钢的强度、硬度、耐磨性增加。
【附图说明】
[0022] 图1为多元合金高强高耐磨钢200倍金相组织图；
[0023] 图2为多元合金高强高耐磨钢500倍金相组织图。
【具体实施方式】
[0024] 本发明多元合金化高强高耐磨钢的成分设计思路是通过合理调整碳和儘元素的 含量，扩大奥氏体相区，在常溫时获得不稳定的单一奥氏体组织，同时添加微量的化、Mo、 佩、V和Ti，可有效地抑制奥氏体晶粒长大，使组织晶粒细化，同时，运些微合金元素与碳形 成合金碳化物，弥散分布在固溶态基体上，可起到明显的第二项强化作用，使钢管的强度、 硬度和耐磨性提高。在使用时，当钢板受到冲击力，表面产生马氏体相变强化，使表面硬度 提高，耐磨性得到进一步增强。
[00巧]下面将详细地说明选择上述化学成分和含量范围的理由。
[0026] 碳：碳是主要添加成分之一。碳在奥氏体中的溶解度较高，有利于奥氏体相的稳 定，同时碳元素可与添加的微量合金元素形成碳化物，固溶处理时碳化物颗粒弥散分布在 晶粒中形成固溶强化作用，提高了钢材的硬度、强度和耐磨性。但是当碳含量> 1.5%时， 铸态组织中碳化物增多，若经水初处理，奥氏体中残存的碳化物依然较多，运些碳化物会沿 晶界分布而降低钢材的性能，并且提高奥氏体稳定性，不利于得到不稳定的奥氏体组织。依 据高儘钢碳含量为1.0-1. 4%，为降低奥氏体稳定性，本发明碳含量为1.0-1. 2%，优选为 1. 01-1. 19%。
[0027] 儘：儘是主要添加成分之一，有利于稳定奥氏体，使奥氏体相区扩大，同时儘增加 钢的泽透性，降低马氏体形成的临界冷却速度。当儘含量增加时，高儘钢的强度和冲击初性 有所提高，运是因为儘具有增加晶间结合力的作用。但过高的儘含量会使钢的导热性下降， 影响钢的机械性能。为了室溫获得亚稳态的奥氏体组织，结合化-Mn-C相图，本发明儘含量 为 8. 0-10. 0 %，优选为 8. 02-9. 99 %。
[0028] 娃：娃在钢中起脱氧和固溶强化的作用，其含量增加有利于提高钢的强度和硬度。 但是娃含量过高会导致钢的初性下降，且在钢板表面形成氧化娃层，钢板加热时的氧化皮