一种大厚度高强高韧性nm360钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种大厚度高强高韧性NM360钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002]匪360钢作为一种工程机械用钢，硬度值能达320HB-400HB，可显著提高机械相关部件的耐磨损性，是矿山及各种工程机械易损件加工和制造中应用最广泛的钢种之一。随着工程机械向大型化的发展，对耐磨钢的厚度、性能等提出了更高要求。目前我国生产的匪360耐磨钢主要集中在厚度8mm-80mm之间，而在产品性能的均勾性和稳定性上同国外企业如日本JFE、德国迪林根还存在一定差距。国外耐磨钢产品价格普遍很高，订货周期也较长。因此，低合金高强度耐磨钢的研发工作越来越受到了国内钢铁企业的重视。目前国内企业尚不能生产大厚度的匪360钢，因此开发厚度高强高韧性匪360钢板生产方法对国内钢铁行业具有重大意义。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种最大厚度120_、强韧性优良、低温冲击韧性良好、硬度均匀的匪360耐磨钢板;本发明还提供了一种大厚度高强高韧性匪360钢板的生产方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案:一种大厚度高强高韧性匪360钢板，其由以下重量百分含量的化学组分组成:C: 0.17?0.22%，S1:0.50?0.70%，Mn: 1.10?1.40%，P< 0.015%，S < 0.005%，Cr:0.50?0.70%，Μο:0.30?0.40%，N1:0.70?0.90%，T1:0.01 ?0.020%,Al:0.020?0.050%,B:0.001 ?0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0005]本发明所述钢板最大厚度为120mm。
[0006]本发明所述钢板屈服强度? 900MPa，抗拉强度? 110010^，延伸率45()%2 12%，板厚1/4处-40 °C横向冲击功20焦耳以上。
[0007]本发明所述钢板表面布氏硬度为320HB?410HB。
[0008]本发明的目的在于还提供一种大厚度高强高韧性NM360钢板的生产方法，其包括冶炼连铸工序、加热、乳制工序和热处理工序;所述冶炼连铸工序所得连铸坯由以下重量百分含量的组分组成:C: 0.17?0.22%，S1:0.50?0.70%，Mn:1.10?I.40%,P < 0.015%，S <0.005%，Cr:0.50?0.70%，Mo:0.30?0.40%，N1:0.70?0.90%，T1:0.01?0.020%，Al:0.020?0.050%，B:0.001?0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述乳制工序采用二阶段控乳工艺。
[0009]本发明所述加热工序:加热温度< 1260°C，确保钢坯烧透，均热温度1220?12600C，均热段保温时间2 40min，总加热时间2 10min/cm。
[0010]本发明所述乳制工序:采用控乳乳制，第一阶段开乳温度21050°C，晾钢厚度为t+30mm，所述t为钢板厚度;第二阶段开乳温度<900°C，乳后入水冷却，冷速8?13°C/S，返红温度< 700°C ;乳后堆垛缓冷，堆垛时间I 48小时。
[0011]本发明所述热处理工序采用淬火+低温回火工艺，淬火介质为水。
[0012]本发明所述热处理工序中，淬火温度为910± 10°C ;回火温度为210± 10°C，保温后采用水冷加速冷却制得所述钢板。
[0013]本发明所述热处理工序中，回火保温时间为(3.9分钟/t?4.1分钟/t)Xt，t为钢板毫米厚度。
[0014]本发明设计思路:碳:C是提高钢板强度、硬度、淬透性等性能的主要元素，但是C含量的增加会导致钢板韧性及焊接性能的下降。因此，作为需要更高韧性和焊接性能的受力复杂的大型结构件，本发明采用0.17%?0.22%的碳含量设计。
[0015]硅:Si在钢中固溶于铁素体中，有明显的固溶强化作用可以适当提高钢的强度、硬度和淬透性。但同时Si也在一定程度上降低钢的塑性对钢的焊接性能也不利。因此，本发明中Si含量设计在0.20%?0.70%之间。
[0016]锰:Mn是好的脱氧剂和脱硫剂，同时还可以降低钢的临界冷却速度，促进马氏体的形成，提高钢的淬透性。然而Mn含量较高时，晶粒开始粗化，并且增加钢的回火敏感性。因此其含量不宜太高，本发明控制在1.10%?1.40%之间。
[0017]铬:Cr是耐磨材料的基本组成元素之一，可以显著提高钢板的淬透性;Cr还可以形成复杂型碳化物(如Cr23C6Xr7C3 )，在强化基体的同时显著提高钢板的耐磨性。但是Cr有增加回火脆性的趋势。因此根据材料强韧性要求，本发明Cr含量在0.50%?0.70% ο
[0018]镍:Ni能提高钢板淬透性，可以显著改善钢板在低温下的韧性，使脆性转变温度下降。但是Ni的价格较高，所以含量不宜太高，根据要求的韧性不同加入量也不同，本发明中Ni含量设计在0.70?0.90%之间。
[0019]钼:Mo加入钢中能提高基体的强度和硬度，增加钢的淬透性。当Mo它与其他合金元素如Cr、Mn等配合使用使，可降低或抑制第二类回火脆性。但Mo的价格在市场上也较高，本发明加入量0.30?0.40% ο
[0020]钛:Ti在钢中能形成非常稳定的TiC，降低时效敏感性和冷脆性。钛是强烈的固N元素，细小的TiN粒子可有效地阻碍钢在加热时的奥氏体晶粒长大。另外，在含B钢种，Ti还可以起到固N作用，从而减少BN的形成，提高钢中有效B含量。但Ti加入量过大时，就会有多余的钛固溶于铁素体中，引起铁素体的脆化，抵消细化晶粒的作用，恶化钢的性能。本发明Ti成分设计在0.010%?0.020%之间。
[0021]硼:钢中加入微量的B，即可显著提高钢的淬透性。B是表面活性元素，极易偏聚到晶界，有效地抑制先共析铁素体的形核及长大，强烈抑制铁素体相变，提高材料强度。而当硼的含量大于0.007%时，将会导致钢的热脆现象。本发明将B含量设计在0.001%?0.002%之间。
[0022]铝:Al在炼钢时用作脱氧定氮剂，可细化晶粒，改善钢在低温时的韧性;特别是降低了钢的脆性转变温度，提高钢的抗氧化性能。缺点是脱氧时如用铝量过多，将促进钢的石墨化倾向，且当含铝较高时材料的高温强度和韧性变差。综合考虑，本发明将Al含量设计在0.020%?0.050%之间。
[0023]磷、硫:S是造成钢材热脆的主要杂质元素，并易产生偏析造成带状组织，硫化物夹杂有损害材料塑韧性的作用。因此将P、S的含量分别控制在不大于0.015%,0.005%。
[0024]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明钢板最大厚度为120mm，屈服强度在900MPa以上，抗拉强度在I 10MPa以上，延伸率A5Q% 2 12%;-40°C纵向冲击功20焦耳以上;钢板表面布氏硬度在320HB-410HB之间。具有强度适中、板厚1/4处低温冲击韧性优良的特点，有广阔的应用前景。本发明的大厚度高强高韧性NM360耐磨钢板满足了国内外大型机械行业对于低温作业、高强韧性的需求，钢板的力学性能均匀，板型良好。本方法实现了较低的碳当量化学成分设计，同时得到了具有均匀细小的组织结构和优良的综合力学性能的钢板，生产的钢板各项力学性能指标均符合技术条件要求，且生产成本显著降低。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0026]实施例1
本钢板的厚度为120mm，化学成分由以下重量百分含量的组分组成:C: 0.18%，S1:0.55%,Mn:l.ll%,P:0.012%,S:0.002%,Cr:0.53%,Mo:0.32%,Ni:0.73%,Ti:0.011%,Al:0.028%, B: 0.0011%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0027]本钢板的生产方法包含冶炼连铸工序、加热工序、乳制工序、热处理工序，各工序步骤如下:
(I)冶炼连铸工序:采用电弧炉或转炉方式冶炼，然后送入LF精炼炉内进行精炼并经过真空处理;之后经过连铸操作铸出坯料，得到厚度为330mm的连铸坯。
[0028](2)加热工序:加热温度1250°C，均热温度1230°C，均热段保温45min，总加热时间395分钟。
[0029](3)乳制工序:采用二阶段控乳工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，开乳温度1055°C，第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，晾钢厚度为150mm，开乳温度为890°C，乳后入水冷却，冷速90C/S，返红温度6800C ο乳后堆垛缓冷，堆垛时间52小时。
[0030](4)热处理工序:钢板经过淬火和低温回火处理，制得所述的调质高强钢板;其中，淬火温度为910°C，淬火介质为水；回火温度为210°C，保温时间为480min，加速冷却介质为水。
[0031]本调质高强钢板的力学性能为:Rp0.2 950MPa、Rm 1180MPa、A5Q 14.0%、_40°C时横向Akv 47J、表面硬度367HB。
[0032]实施例2
本钢板的厚度为120mm，化学成分由以下重量百分含量的组分组成:C: 0.20%，S1:0.60%,Mn:l.23%,P:0.012%,S:0.003%,Cr:0.60%,Mo:0.35%,Ni:0.79%,Ti:0.015%,Al:0.035%, B: 0.0016%，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0033]本调质高强钢板的生产方法包含冶炼连铸工序、加热乳制工序、热处理工序，各工序步骤如下:
(I)冶炼连铸工序:采用电弧炉或转炉方式冶炼，然后送入LF精炼炉内进行精炼并经过真空处理;之后经过连铸操作铸出坯料，得到厚度为330mm的连铸坯。
[0034](2)加热工序:加热温度1240 °C，均热温度1250 °C均热段保温50min，总加热时间400分钟。
[0035](3)乳制工序:采用二阶段控乳工艺，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，开乳温度1080°C