一种马氏体-铁素体双相耐磨钢板及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及低合金化钢技术领域，具体而言，设及一种马氏体-铁素体双相耐磨钢 板及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 磨损是材料的主要失效形式之一，每年我过因磨损造成大量的材料和能源损耗， 开发和使用高性能的耐磨材料是降低磨损的有效手段。低合金耐磨钢作为一种重要的耐磨 钢铁材料，被广泛应用于工程、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口、电力W及冶金等机械制造 产品上，如推±机，装载机，挖掘机，自卸式车厢，盾构机、掘进机等各种矿山机械W及化工、 造纸和废弃物处理等装备的制造。
[0003] 布氏硬度480~560皿低合金耐磨钢板是高级别的耐磨钢板，目前已经有部分该类 钢的报道专利，但是其组织均是W全部马氏体的形式出现。由于马氏体组织具有极高的硬 度，从而决定了其初塑性较差。例如，舞阳钢铁公司专利"一种高等级别耐磨钢板及其生产 方法（【申请号】200910312254.6)"仅给出了制造钢板的硬度(445-485皿)和常溫下的低溫冲 击初性，对于〇°C及其W下的溫度的冲击初性则难W保证;宝钢专利"一种低合金高强度高 初性耐磨钢板及其制造方法（申请号:200910045274.1)"指出生产钢板具有良好的初性，但 所指初性为室溫下的冲击初性；南京钢铁股份有限公司和东北大学合作申请专利"一种 皿500级低儘耐磨钢板的制造方法（申请号:201110347184.5)"也给出了制造钢板相应的低 溫冲击初性，但所给初性均为-20°C冲击初性。
[0004] 马氏体组织具有高的硬度和强度，然而，无论是片状马氏体还是板条马氏体，它们 均是脆性相，存在初塑性较差的特点。现有技术中的马氏体钢其硬度、低溫初性、耐磨性等 综合性能难W满足实际使用需求。
[0005] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0006] 本发明的第一目的在于提供一种马氏体-铁素体双相耐磨钢板，所述的马氏体-铁 素体双相耐磨钢板具有高硬度的同时还具有良好的低溫初性和耐磨性能，有助于在严酷环 境下尤其是极低溫条件下机械零件的制造。
[0007] 本发明的第二目的在于提供一种所述的马氏体-铁素体双相耐磨钢板的制备方 法，该方法工艺简单，能够得到马氏体-铁素体双相组织，综合提高所得马氏体-铁素体双相 耐磨钢板的硬度、低溫初性和耐磨性能，适于大规模生产。
[000引为了实现本发明的上述目的，特采用W下技术方案：
[0009] -种马氏体-铁素体双相耐磨钢板，所述马氏体-铁素体双相耐磨钢板中马氏体的 体积分数不小于90%，所述马氏体-铁素体双相耐磨钢板主要包括W下质量分数的成分:C 0.23%~0.33%，Si0.20%~0.60%，Mnl.60%~2.50%，P<0.016%，S< 0.006%，Nb 0.00~0.06%，V0.00~0.05%，Ti0.010%~0.050%，Mo0.00~0.60%，Ni0.00~ 1.00%，Cr0.00~1.00%，A1 0.020%~0.060%，B 0.0008%~0.004%，N<0.0050%，余 量为化及不可避免的杂质。
[0010] 本发明马氏体-铁素体双相耐磨钢板选择特定含量的成分制备得到，且所得马氏 体-铁素体双相耐磨钢板中马氏体组织的体积分数不小于90%，所得马氏体-铁素体双相耐 磨钢板具有高硬度的同时还具有良好的低溫初性和耐磨性能，W利于在严酷环境下尤其是 极低溫条件下机械零件的制造。
[0011] 本发明的主要化学成分的选择和控制理由如下：
[0012] C:钢板获得高的强度和硬度的关键元素。对于要获得布氏硬度达到480~560皿的 钢板而言，碳是最重要的元素，碳元素可W显著提高钢板的泽透性。但由于碳元素的增加， 会增加冶炼难度，增加铸巧出现裂纹的几率；同时，高碳含量时还会降低钢板的塑性和焊接 性能。所W如果钢板既要获得高硬度和一定的初性，又要考虑冶炼时的控制难度，综合考 虑，对于本发明而言，0.23%~0.33%的碳是比较合适的。优选地，碳含量为0.25%~ 0.32%。
[0013] Si:钢中加入娃元素能够提高钢质纯净度和脱氧。娃在钢中起固溶强化作用，其在 奥氏体中的溶解度较大，提高娃含量有利于提高钢的强度和硬度，且能提高奥氏体的稳定 性。但娃元素含量过高会导致钢的初性下降，且高娃含量的钢板加热时的氧化皮粘度较大， 出炉后除鱗困难，导致社后钢板表面红色氧化皮严重、表面质量较差。此外，高娃还不利于 钢板的焊接性能。综合考虑娃元素各方面的影响，本发明娃含量为0.20%-0.60%。优选地， 娃含量为0.20 %-0.50 %。
[0014] Μη:儘元素能够扩到奥氏体区，稳定奥氏体组织，其能力仅次于合金元素儀，是廉 价的稳定奥氏体和强化合金元素，同时儘元素能够增加钢的泽透性，降低马氏体形成的临 界冷速，从而实现在很小的冷速下即可得到强硬组织--马氏体组织，实现高硬度的目的。但 过高的儘元素含量会加重铸巧或钢锭中的偏析，大大的增加冶炼难度。本发明儘的含量应 控制在1.60%-2.50%。优选地，儘的含量为1.60%~2.00%。
[0015] S和Ρ:硫在钢中与儘等化合形成塑性夹杂物硫化儘，尤其对钢的横向塑性和初性 不利，因此硫的含量应尽可能地低。憐也是钢中的有害元素，严重损害钢板的塑性和初性。 对于本发明而言，硫和憐均是不可避免的杂质元素，应该越低越好，考虑到钢厂实际的炼钢 水平，本发明要求Ρ< 0.016%、S< 0.006%。优选地，Ρ< 0.014%、S< 0.004%。
[0016] A1:强脱氧元素。为了保证钢中的氧含量尽量地低，侣的含量控制在0.02%- 0.06%。脱氧后多余的侣和钢中的氮元素能形成A1N析出物，提高强度并且在热处理加热时 能细化钢的元素奥氏体晶粒度。优选地，侣含量为0.025%-0.055%。
[0017] Ti:铁是强碳化物形成元素，钢中加入微量的Ti有利于固定钢中的N，从而使得B元 素起到增强泽透性的作用，同时，Ti元素还可与N元素相结合，形成Ti啡且止钢巧加热时奥氏 体晶粒的过分长大，细化原始奥氏体晶粒尺寸。本发明铁含量控制在0.010%-〇. 050%。优 选地，铁含量为0.010 %-0.030 %。
[0018] Cr:铭提高钢的泽透性，增加钢的回火稳定性。铭在奥氏体中溶解度很大，稳定奥 氏体，泽火后在马氏体中大量固溶，提高钢的强度和硬度。为了保持钢的强度级别，铭可W 部分代替儘，增强其泽透性。本发明可添加不大于1.00%的铭。优选地，铭含量为0.30- 0.60%。
[0019] Ni:儀是稳定奥氏体的元素，钢中加儀能大幅提高钢的初性尤其是低溫初性，同时 由于儀属于贵重合金元素，所W本发明可添加不超过1.00%的儀元素。优选地，儀含量为 0.00-0.50%。
[0020] Mo:钢元素能显著地细化晶粒，提高泽透性，从而增加强度和初性。此外，钢元素还 能减少钢的回火脆性，同时回火时可W析出非常细小的碳化物，显著强化钢的基体。由于钢 是较贵的合金元素，所W本发明中可添加不超过0.60%的钢。优选地，钢含量为0.15%- 0.40%。
[0021] N:本发明不含或含有较少的Nb、V微合金元素，且主要W相变强化和回火碳化物析 出强化为主要强化方式。小于等于50ppm含量的氮可W稳定0.01%-0.03%的铁形成TiN，可 保证加热时板巧的奥氏体晶粒不过分粗大。本发明中控制氮含量0.005%。优选地，氮含量 为0.0000-0.0040 %。
[0022] 优选地，所述马氏体-铁素体双相耐磨钢板主要包括W下质量分数的成分：C 0.25%~0.32%，Si0.20%~0.50%，Mnl.60%~2.00%，P<0.014%，S< 0.004%，Nb 0.010%~0.050%，V 0.000~0.040%，Ti0.010%~0.030%，Mo0.15%~0.40%，Ni 0.00~0.50%，Cr0.30%~0.60%，A1 0.025%~0.055%，B0.0015%~0.0030%，N< 0.0045%，余量为化及不可避免的杂质。
[0023] 本发明马氏体-铁素体双相耐磨钢板的布氏硬度为480~560皿，-40°C下冲击功Akv > 24J，屈服强度M285MPa，抗拉强度M670MPa。
[0024] 上述的一种马氏体-铁素体双相耐磨钢板的制备方法，将钢巧进行控制社制后进 行冷却，然后在Acl和Ac3溫度之间进行热处理，之后进行回火处理。
[0025] 本发明的目的是获得布氏硬度为480~560皿的高级别马氏体-铁素体双相耐磨钢 板，使其具有较高硬度的同时还具有良好的低溫初性和耐磨性能，W利于在严酷环境下尤 其是极低溫条件下机械零件的制造，同时还实现提高耐磨性能的目的。
[0026] 本发明通过一种简单而可行的方法，使其获得具有板条马氏体的高强硬度的特点 的同时，还具有良