耐磨型钢及耐磨刀板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及耐磨型钢，本发明公开耐磨型钢，其化学成分范围按重量百分比计为C：0.15%～0.30%，Si：0.10%～0.40%，Mn：1.00%～2.00%，P：≤0.020%，S：≤0.015%，Ti：0.04%～0.10%，B：0.0005%～0.00550%。切割下料直接进行热处理后的耐磨刀板表面具有厚度≥10mm的回火马氏体硬化层。表面硬度为（40～50）HRC。截面硬度梯度在有效硬化层中硬度降≤1HRC/mm。本发明使材料具有表面耐磨层和心部韧性良好结合，获得表面高的耐磨性和抗冲击载荷性能。同时使材料利用率提高，使耐磨刀板具有良好的经济性。
【专利说明】耐磨型钢及耐磨刀板
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种耐磨材料，尤其涉及一种耐磨型钢及耐磨刀板。
【背景技术】
[0002] 铲斗刀板是工程机械工作装置中的重要零件，工作环境恶劣，在工作过程中经常 与物料发生强烈的摩擦和冲击。耐磨刀板是通过焊接形式安装在铲斗上的，耐磨刀板上一 般还要安装斗齿、快换刀板等抵抗强烈磨损的零件。因此，耐磨刀板除了需要具备良好的焊 接性能外，还需要具有足够的硬度和耐磨性，还需要有较高的韧性，防止刀板断裂和变形。
[0003] 现有技术中，耐磨刀板的生产加工技术主要有： 钢材经过冶炼和轧制成板材后，钢厂直接对板材热处理使之达到较高的强度和硬度， 用户采购钢板加工成所需尺寸的零件； 钢材经过冶炼和轧制成板材后，由用户购买热轧状态的板材，加工成所需尺寸的零件 后进行热处理获得所需的强度和硬度。
[0004] 耐磨刀板的合金化方面，国内外存在很多配方，根据资源情况，国外主要以铬、钥、 硼等合金元素进行合金化；国内主要以铬、锰、硅等进行合金化。
[0005] 铸造成型后进行热处理的合金耐磨刀板，数量较少。
[0006] 以现有技术制造的耐磨刀板存在的主要问题是： 1、 以高强度硬度钢板加工成零件的方式，其主要问题是材料硬度高，后续加工较困难； 钢板切割过程的热影响区会降低材料的力学性能，切割成型的刀板变形较大，后续加工质 量较难控制； 2、 以板材切割成所需尺寸再加工刀刃，加工效率低，材料利用率低； 3、 耐磨刀板配方不合理，成本较高，性价比较低； 4、 耐磨刀板合金化过分强调高硬度和整个截面淬硬，使材料焊接性能较差，缺乏强韧 性匹配。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于并提供一种耐磨型钢以及耐磨刀板。
[0008] 本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种耐磨型钢，其化学成份范围 按重量百分比计为：C :0? 15 % ?0? 30 %，Si :0? 10 % ?0? 40 %，Mn :1. 00 % ?2. 00 %，P : 彡 0? 020 %，S :彡 0? 015 %，Ti :0? 04 % ?0? 10 %，B :0? 0005 % ?0? 00550 %，其余为 Fe 和 不可避免的杂质。其中化学成分设计要点如下（以下含量均为重量百分比含量）： 碳：对钢的性能起决定性的作用，对于有焊接性能要求的耐磨钢板，适当的碳含量既能 满足刀板焊接性能要求，又能确保刀板表面硬度要求和合理的心部韧性要求。本发明碳含 量控制在0. 15 %?0. 30 %之间。
[0009] 硅：在钢铁中主要以固溶体形式存在，具有较强的固溶强化效果，但过高的硅会降 低钢的韧性，因此本发明硅含量控制在〇. 10 %?〇. 40 %之间。
[0010] 锰：是普通低合金钢中最常用的具有固溶强化作用的元素。锰与硫能形成熔点较 高的MnS，可防止因 FeS而导致的热脆现象，锰还能使钢铁的硬度和强度增加，但随着锰含 量进一步增加，钢的韧性逐渐降低，有晶粒粗化的倾向，而且容易导致铸坯中出现偏析和裂 纹，降低钢板性能，据此本发明锰含量控制在1.00 %?2. 00 %之间。
[0011] 磷：能在钢液凝固时形成微观偏析，并在随后高温加热时偏聚在晶界，降低钢的脆 性，本钢种将磷看做有害元素，含量控制在〇. 020 %以下。
[0012] 硫：同样被看做有害元素，含量控制在0. 015 %以下。
[0013] 钛：是较为活泼的金属元素之一，它和氮、氧、碳都有极强的亲和力，和硫的亲和力 也强于铁和硫的亲和力，因此它是一种良好的脱氧去气剂，是定碳和氮的有效元素，加入适 当的钦能改变钢的品质和提1?机械性能，能提1?耐热钢的抗氧化性和热强性，并对钢的焊 接也有利。本发明耐磨型钢的钛含量控制在〇. 04 %?0. 10 %之间。
[0014] 硼：是提高钢的淬透性的重要元素，加入微量硼，可提高钢的淬透性，从而能提高 零件截面性能的均匀性。用硼可节约镍、铬、钒、钥、钨等稀缺金属，可弥补我国镍、铬资源的 不足，本发明耐磨型钢的硼含量控制在0. 0005 %?0. 00550 %之间。
[0015] 上述耐磨型钢优选化学成份范围按重量百分比计为：C :0. 17 %?0. 25 %，Si : 0? 15 % ?0? 35 %，Mn :1. 20 % ?L 50 %，P :彡 0? 020 %，S :彡 0? 015 %，Ti :0? 04 % ?0? 08 %，B :0. 0005 %?0. 0040 %，其余为Fe和不可避免的杂质；钢碳当量CEV (%)< 0. 52,其 中碳当量按重量百分含量计算公式为：CEV(%) = C(%) +Mn(%) / 6 + (Cr(%) +Mo(%) + V(%)) / 5+ (Cu(%) +Ni(%)) / 15。上式中，元素符号+ (%)表示的是该耐磨型钢中该元素 的重量百分比含量。按GB/T 225钢淬透性的末端淬火试验方法检测其淬透性满足J9 3 38 HRC, J20 彡 36 HRC。
[0016] 本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种耐磨刀板，由前述耐磨型钢 制成，耐磨型钢通过电弧炉冶炼+精炼/真空脱气一连铸传统制备方法获取连铸坯，根据 实际使用刀板横截面形状，设计和制造相应的轧辊，将铸坯轧制成型钢。在轧制过程中利用 型钢截面的不均匀，其冷却过程中组织变化不均匀产生的有利于后续焊接斗齿加工反变形 的镰刀弯。每米弯曲度<5 mm，每3米弯曲度<10 mm，并且不能存在波浪弯。厚度允许偏 差为±0.5 mm，在同一截面任意两点测量的厚度差不大于厚度公差的50 %，厚度方向轧制 比至少应达到4 :1。按实际使用需要长度的倍尺(或定尺）交货，生产时仅需要根据刀板长 度切割下料就能直接进行热处理加工，材料利用率提高10%?15 %。减少下料时间和取消 刀板成型加工工序，提高生产效率，降低生产成本。最后形成厚度范围在25 mm?45 mm之 间的刀板胚体进行热处理，板热处理方法与要求： 热处理工艺要求：加热超过AC3并快速冷却，然后立即进行回火； 淬火加热：使整个截面均匀奥氏体化，不产生晶粒粗大现象，加入保护气氛，防止表面 脱碳； 淬火冷却：有足够的冷却速度确保获得马氏体组织，冷却方式采用高压喷射淬火液冷 却； 回火：淬火后立即回火，回火温度彡180 °C,保温时间>2 h。
[0017] 经热处理后在耐磨刀板的表面具有厚度> 10 mm的马氏体硬化层。表面硬度为40 HRC?50HRC，距表面10 mm处硬度>35 HRC。耐磨刀板的截面硬度梯度在有效硬化层中每 间隔I mm硬度降彡I HRC。重新加热到原来回火温度并保温至少1小时，表面或截面上同 一位置的硬度降低不大于3个HRC单位；有效硬化层金相组织为板条马氏体。
[0018] 耐磨刀板力学性能目标值见表1。
[0019] 表1耐磨刀板力学性能目标值及组织要求
【权利要求】
1. 一种耐磨型钢，其特征在于其化学成份范围按重量百分比计为：c :0. 15 %?0.30 %，Si :0? 10 % ?0? 40 %，Mn :1. 00 % ?2. 00 %，P :彡 0? 020 %，S :彡 0? 015 %，Ti :0? 04 % ? 0. 10 %，B :0. 0005 %?0. 00550 %，其余为Fe和不可避免的杂质。
2. 根据权利要求1所述的耐磨型钢，其特征在于其化学成份范围按重量百分比计为： C :0? 17 %?0? 25 %，Si :0? 15 %?0? 35 %，Mn :1. 20 %?1. 50 %，P :彡 0? 020 %，S :彡 0? 015 %，Ti :0. 04 %?0. 08 %，B :0. 0005 %?0. 0040 %，其余为Fe和不可避免的杂质。
3. 根据权利要求1所述的耐磨型钢，其特征在于钢碳当量CEV(%)< 0. 52,其中碳当量 按重量百分含量计算公式为：CEV(%) = C(%) +Mn(%) / 6 + (Cr(%) +Mo(%) + V(%)) / 5 + (Cu(%) + Ni(%)) / 15。
4. 根据权利要求1所述的耐磨型钢，其特征在于按GB/T 225钢淬透性的末端淬火试 验方法检测其淬透性满足J9彡38 HRC，J20彡36 HRC。
5. -种耐磨刀板，其特征在于由前述权利要求1?4中任一项所述的耐磨型钢制成，其 表面具有厚度> 10 _的马氏体硬化层。
6. 根据权利要求5所述的耐磨刀板，其特征在于其表面硬度为40 HRC?50 HRC，距表 面10謹处硬度彡35 HRC。
7. 根据权利要求5所述的耐磨刀板，其特征在于耐磨刀板的截面硬度梯度在有效硬化 层中每间隔1 mm硬度降彡1 HRC。
8. 根据权利要求5所述的耐磨刀板，其特征在于耐磨刀板有效硬化层金相组织为板条 马氏体。
9. 根据权利要求5所述的耐磨刀板，其特征在于所述耐磨刀板重新加热到耐磨刀板 在制造过程中的回火温度并保温至少1小时，表面或截面上同一位置的硬度降低不大于3 个HRC单位。
【文档编号】C21D6/00GK104451382SQ201410683221
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】蒙秋红, 邓颖章, 苏雅萍 申请人:广西柳工机械股份有限公司